Bachelor's Thesis

Study on the Reactivity of Extracellular Polysaccharides Produced by Bacteria

Final Thesis 1.72 MB

Author of thesis: Ing. Barbora Vacková

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: Ing. Michal Kalina, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jiří Smilek, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the reactivity of bacterial extracellular polysaccharides. The experimental part deals with extracellular polysaccharide FucoPol. Due to the presence of acyl groups, the polymer has an anionic character and can promote interactions with other positively charged substances. In this bachelor thesis interactions of FucoPol with metals were studied. For measuring, an isothermal titration calorimeter was used, and sorption experiments were performed. The main objective of the work was optimization of conditions for measuring interactions between metals and FucoPol. Connection of metal cations to FucoPol matrix were confirmed by titration calorimetry and sorption experiments. The interaction rate was different depending on the metal which was used. Co2+, Pb2+ a Zn2+ ions showed very weak binding, otherwise Cu2+ a Fe3+ ions had high affinity for the studied biopolymer.
FucoPol, as a biodegradable biopolymer, can be in the future one of important industrially produced polysaccharides. It could be used for packaging, biofuel production and production of anti-inflammatory and immune-boosting drugs.

Keywords:

bacteria, exopolysaccharide, FucoPol, metals, reactivity

Date of defence

19.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval řešenou práci, její teoretická východiska a vlastní výsledky, zodpověděl dotazy položené oponentem a následně byly poleženy dotazy členů komise. Klučáková – proč byly zvoleny takto nízké koncentrace solí kovůŠoukal – co je chemicky fukopol?Vala – fukopol botná a rozpouští se?Student prokázal výbornou orientaci v dané problematice a schopnost samostatné prezentace získaných výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (BPCP_CHCHT)

Field of study

Consumer Chemistry (BPCO_SCH)

Composition of Committee

prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Kalina, Ph.D.

Bakalářská práce Barbory Vackové byla zaměřena na studium interakcí extracelulárního polysacharidu Fucopol s vybranými kovovými ionty. Vzorek Fucopolu, který studentka v práci využívala, byl získán v rámci spolupráce s Universidade NOVA de Lisboa v Portugalsku. Po počáteční fyzikálně-chemické charakterizaci byly následně studovány interakce tohoto polysacharidu s kovovými ionty (Cu2+, Pb2+, Zn2+, Co2+ a Fe3+) pomocí izotermické titrační kalorimetrie. Na základě získaných výsledků byly definovány a optimalizovány podmínky pro sorpční experimenty, ve kterých studentka studovala sorpci kovových iontů z roztoku na hydrogely na bázi agarózy s/bez přídavku Fucopolu. Studentka se tohoto poměrně časově náročného úkolu zhostila velmi dobře, po celou dobu pracovala samostatně, jen s drobnými korekcemi vedoucího. Díky preciznímu přístupu studentky k  řešení problematiky byla získána zajímavá experimentální data, která budou využita v dalším navazujícím výzkumu Fucopolu a poslouží rovněž k prohloubení spolupráce s výše zmíněnou zahraniční institucí. Musím dále rovněž ocenit studentčino zodpovědné zpracování experimentální dat a jejich dobrou diskuzi. Z výše uvedených důvodů bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm „výborně“ (A).
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jiří Smilek, Ph.D.

Předložená bakalářská práce Barbory Vackové pojednává o studiu interakcí extracelulárního polysacharidu FucoPol s vybranými ionty těžkých kovů. Rozsah práce je dle mého názoru lehce nadprůměrný ve srovnání s ostatními prácemi podobného charakteru.

Požadavky zadání definované v bakalářské práci byly dle mého názoru jednoznačně splněny. Studentka v teoretické části poměrně zdařile uvádí čtenáře do problematiky bakteriálních polysacharidů. Za tyto kapitoly studentku chválím. Následující kapitoly (viz. Str. 14, kapitola 2.4.) považuji za důležité, ale rozsahově neadekvátní. Doporučoval bych rozsah těchto kapitol zkrátit, některé informace jsou zbytečné. V poslední kapitole teoretické části (2.4.9) se vyskytují informace o gelech, které tam dle mého názoru vůbec nepatří. Pokud tam tyto informace chcete mít, i když si myslím, že pro účely této práce nejsou relevantní, doporučoval bych uvést jako nový nadpis druhé úrovně.

V práci se vyskytuje poměrně velké množství typografických a pravopisných nedostatků (např. místo „interakce s kovy“ bych doporučoval používat „interakce s ionty těžkých kovů“, str. 15 „absorbance charakteristické žlutooranžové barvy“, str. 18 „molekuly absorbují specifické kmitočty“, str. 34 „FukoPol“, str. 38 „olovnatý“ namísto „kobaltnatý“, str. 41 „kvalitativně“ namísto „kvantitativně“). Každopádně tyto minoritní nedostatky nesnižují kvalitu jinak velmi dobře sepsané teoretické části.

V kapitole současný stav řešené problematiky bych očekával rešerši věnující se hlavní problematice bakalářské práce – interakce exopolysacharidů s iontovými sloučeninami. Bohužel komplexnější rešerše zde chybí, pouze náznak je na str. 23, ovšem chybí zde citace zdroje, ze kterého bylo čerpáno. Doporučuji tedy do příště rešeršní část zaměřit spíše na hlavní gró celé práce.

Stěžejní část celé práce – Výsledky a diskuze je kvalitně sepsána. Z naměřených dat je patrné, že studentka provedla obrovské množství práce a co víc, svojí práci rozumí a naměřená data je schopna logicky a kriticky komentovat. Mírné nedostatky shledávám v samotné interpretaci obdržených dat. V diskuzní části postrádám souvislost s aktuální literaturou věnující se podobné problematice. V některých případech jsou data jen komentována, ale nejsou diskutována (pouze popis, co je na závislosti vidět, bez zdůvodnění, proč tomu tak je). V diskuzní části jsou uvedeny perspektivy, kam by se výzkum v této oblasti mohl dále ubírat, za což chválím.

Barbora Vacková prokázala, že je schopna pracovat na vědeckém tématu, o čemž svědčí kvalita předložené práce. Výše zmíněné nedostatky neslouží jako kritika studentky. Jedná se spíše o rady k navazujícím závěrečným pracím. Bakalářskou práci Barbory Vackové i přes výše zmíněné nedostatky hodnotím stupněm A – výborně a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Ve své práci diskutujte, že FucoPol může být díky svým vlastnostem použit jako obalovaný materiál srovnatelný se syntetickými foliemi z LDPE. V jiné části práce ovšem uvádíte, že FucoPol je zcela rozpustný ve vodě. Prosím tedy o diskuzi, jak si využití FucoPolu pro tyto účely představujete?
  2. 2) V experimentální části je uvedeno, že pro sorpční procesy bylo nutné agarózu coby podpůrnou matrici pro realizaci sorpčních experimentů společně s FucoPolem zahřát na 80 °C. nemůže při této teplotě docházet k teplotní degradaci FucoPolu? Bylo toto nějakým způsobem ověřováno?
  3. 3) Na str. 32 uvádíte, že u Cu(NO3)2 byla pozorována silná interakce s FucoPolem na rozdíl od Zn2+ a Pb2+. Čím si tento fakt vysvětlujete?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová