Master's Thesis

Preparation and characterization of multiple chain ion amphiphile pairs

Final Thesis 1.91 MB

Author of thesis: Ing. Veronika Velichová

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jitka Krouská, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the preparation and characterization of vesicular systems formed by multichain ion pair amphiphiles, so-called IPAs. The initial catanionic vesicles were formed by the single-chain tenside CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) and the double-chain DHDP (dihexadecyl phosphate). Several different charged tensides were used for stabilization, and the positive single-chain tenside Septonex was found to be the best stabilizer. Subsequently, the effect of cholesterol at different molar concentrations on stabilization and vesicle properties was observed. The vesicle size and stability were studied using dynamic and electrophoretic light scattering (DLS, ELS), their aggregation behavior by fluorescence spectroscopy using pyrene probe, membrane fluidity using fluorescence anisotropy technique and DPH probe, hydration of the outer part of the membrane using generalized polarization and laurdan probe and the effect of temperature on vesicle stability. DLS and ELS measurements show that vesicles with higher cholesterol content, ideally 30 mol.% or more, are more stable. The outer parts of the membranes of these vesicles also exhibit higher strength at these concentrations, as indicated by generalized polarization measurements. Vesicles with 20 and 25 mol.% show higher membrane hydration. Regarding the membrane microviscosity, at low temperatures the cholesterol content had no significant effect, while at higher temperatures the membranes with lower cholesterol contents, i.e. 20 and 25 mol.%, were more fluid. Regarding the effect of temperature, laboratory and refrigerator temperatures were chosen for the observations, the lower temperature had no effect on long-term stability and it was found that solutions of vesicles prepared in this way could be stored at low temperatures.

Keywords:

Catanionic vesicles, ion pair amphiphile, dynamic light scattering, fluorescence spectroscopy, fluorescence anisotropy, generalized polarisation, cholesterol

Date of defence

28.05.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou. Pekař: Aplikoval se při dlouhodobém skladování nějaký antibakteriální postup? Jak se stanovil optimální poměr IPA a Septonexu? Jaký je postup výpočtu % cholesterolu ve vezikulách?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Processes and Materials of Medical Applications (BF)

Composition of Committee

doc. PharmDr. Ing. Radka Opatřilová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D.

Studentka Bc. Veronika Velichová zpracovala diplomovou práci na složité téma přípravy iontových amfifilních párů se třemi hydrofobními řetězci. Toto téma je velmi aktuální a vyplývá z dlouhodobě spolupráce s taiwanskou univerzitou NCKU, kde studentka absolvovala během navazujícího studia vědeckou stáž. Její práce byla pečlivá a samostatná a posunuje tak významně dlouhodobý výzkum iontových amfifilních párů na Fakultě chemické.

S prací jsem celkově spokojen a navrhuji hodnocení stupněm A/výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jitka Krouská, Ph.D.

Bc. Veronika Velichová precizně zpracovala diplomovou práci na téma více řetězcových iontových amfifilních párů. Tato problematika je nyní velmi rozvíjená a jistě vhodně souvisí se studijním programem diplomantky. Text je vhodně členěn do kapitol, které detailně a rozsáhle pojednávají o teoretickém základu pro pozdější pochopení a provedení vlastních experimentů. Po formální stránce je práce bez chyb a překlepů. Objevila jsem snad jen dvě neúplné informace – při jaké teplotě byly sušeny vzorky v sušárně při přípravě prášku IPA (kapitola 4.2.1) a neuvedenou zkratku CTAOH v seznamu zkratek. Je třeba rovněž pozitivně vyzdvihnout zpracování celkem 113 literárních zdrojů, z nichž 106 tvoří publikace v angličtině.
Diplomantka při experimentální činnosti provedla charakterizaci množství připravených vzorků širokou škálou sofistikovaných metod, je tedy zřejmé, že si také osvojila ovládání těchto technik včetně vyhodnocení naměřených dat. Získané poznatky přehledně sepsané v této diplomové práci jistě poskytnou podklady pro další rozvoj této problematiky na pracovišti autorky. Hodnotím tuto diplomovou práci stupněm „výborně“ (A) a doporučuji k obhajobě, při které prosím o zodpovězení doplňujících otázek.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Existuje ještě jiná metoda, kterou lze využít pro studium teplotní stability takto připravených vezikul?
  2. 2. Lze na základě výsledků této diplomové práce vybrat nejvhodnější vzorek pro případné aplikace? Jaké konkrétní aplikace byste navrhovala?
  3. 3. Při vizuálním porovnání obrázků 33 až 35 (v příloze) je patrné, že na hladině vzorků uchovávaných při laboratorní teplotě vzniká na hladině vrstva bublin (pěna?), můžete to zdůvodnit? Byly vialky v klidu nebo promíchány?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová