Master's Thesis

Preparation and characterization of supported lipid bilayers for interactions with colloidal systems

Final Thesis 2.69 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Vítek

Acad. year: 2024/2025

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

Reviewer: prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Abstract:

This thesis explored the interaction of supported lipid bilayers (SLBs) with selected surfactants (CTAB, SDS and septonex) using fluorescence microscopy and other supplementary techniques. The membranes were primarily characterised using the fluorescent probes laurdan and DiI, whereas DiD was used for the staining of the surfactant micelles.
Methods for the preparation and characterisation of SLBs were optimised, and a method for comparing them with other phospholipid structures (liposomes) was developed. The general manner of interaction is identical for both systems – surfactant molecule incorporation into the phospholipid bilayer followed by solubilisation and disintegration of the membrane and the forming of surfactant/phospholipid mixed micelles. However, the details of this destabilisation process vary between samples.
SLBs were also visually inspected – the final disintegration is preceded by increased lateral diffusion and the disappearance of previously distinguishable defects. The presence of surfactant thus clearly affects the physical properties of the SLB and, with higher concentration, results in their breakdown. No major differences were observed between the three surfactants.

Keywords:

supported lipid bilayers, liposomes, fluorescence microscopy, surfactants, CTAB, SDS, septonex, lecithin, fluorescence

Date of defence

27.05.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou. Kozáková: Jaký vliv mělo plazmové opracování na výsledné vrstvy fosfolipidů?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (NPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Viera Jančovičová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

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

Student Bc. Ondřej Vítek prokázal při zpracování diplomové práce vysokou míru samostatnosti, pečlivosti a hluboký zájem o zadané téma. Výsledkem je tak velmi hodnotná diplomová práce, která díky své komplexnosti může sloužit jako velmi dobré vodítko pro zájemce o studium podpořených lipidových dvojvrstev.  Konzultace byly hojně využívány, zvláště pro navrhování konkrétních kroků v experimentech. Je potřeba vyzdvihnout jak laboratorní, tak interpretační část práce, kdy student pracoval naprosto samostatně.

S jeho prací a přístupem jsem spokojen , práci doporučuji k obhajobě 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

Diplomová práce Ondřeje Vítka čítá celkem 89 stran, z toho jsou strany 81-87 přílohy. Struktura je tradiční, vyloučení samostatné části pojednávající o současném stavu poznání autor vysvětluje rozptýlením aktuálních poznatků do teoretické části. Tak tomu opravdu je a má to v dané práci logiku – teorie není věnována (jen) učebnicovým informacím, ale důraz je kladen na poznatky časopisecké. Seznam 185 odkazů dokládá nadstandardní práci s literaturou.
Práce je psána úsporným, výstižným stylem, místy docela osobitým. Přestože tak klade zvýšené nároky na čtenářovu pozornost a soustředění, čte se dobře. Překlepů či jazykových prohřešků je pomálu, viz též dále. Po formální stránce je v pořádku, drobné výtky jsou zase níže, neschopnost textového procesoru skloňovat v křížových odkazech (na obrázky) je notoricky známa, autor ji umí obejít, nicméně s velkým počátečním písmenem odkazu se nedá dělat (asi) nic...
Práce je věnována konstrukci modelových membrán pomocí jejich zakotvení na pevné podložce a zejména fluorescenční charakterizaci interakcí těchto modelů s tenzidy. Práce tak spojuje dvě větve – reprodukci/zavedení v literatuře popsané metodiky konstrukce modelu na mateřském pracovišti a ono zkoumání interakcí, které je v literatuře popsáno řídce. Obě větve diplomant patřičně vypěstoval a naplnil tak zadání.
Formální poznámky tedy konkrétně:
•    nemá se říkat ionogenní tenzidy, ale iontové (str. 11);
•    steady-state je (více) česky stacionární;
•    Blodgett byla Blodgettová, místo (Langmuirův) žlab bych psal žlábek, přece jen nebývá tak velký;
•    na str. 31 má být nespočet namísto nepočet (soudím);
•    V-Mean, Z-Average lze snadno převést do češtiny;
•    cíle práce jsou poněkud ukryty, na konci teorie nebo začátku experimentů mohl být odstavec s jasným shrnutím poznatků, současného stavu a vytýčením konkrétních cílů.
V odborném chemickém textu je, myslím, třeba psát lecithin, podobně jako ethanol.
Z odborného hlediska bych uvítal strukturní vzorce použitých barviv, konkretizaci i vlnových délek použitého UV-laseru (str. 43) a důkladnější vysvětlení, proč zrovna a jen lecithin – zejména s vyjmenováním dalších lipidů zkoumaných v paralelní práci zmíněné na str. 36. I na obr. 18 by bylo dobré vidět měřítko. Zmínka o nereálnosti intenzity fluorescence na str. 59 je nejasná, chybí vysvětlení, co tedy je realita.
Závěry, jak bývá běžné, jsou spíše shrnutím výsledků, jakýmsi rozšířeným abstraktem než skutečnými závěry vyvozenými z práce. Např. by čtenář ocenil závěrečné shrnutí zkušeností, rad, postupů týkajících se přípravy modelových membrán, vymezení toho, co se z literatury podařilo zreprodukovat, co bylo případně nutno modifikovat, a co bylo ve srovnání se současným stavem objeveno nového.
Diplomová práce prokazuje schopnosti Ondřeje Vítka pracovat v chemické laboratoři, tvořivě přistupovat k zadaným úkolům a hodnotit výsledky experimentální činnosti. Doporučuji práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. Daly by se do takovýchto membránových modelů (snadno) zabudovat i další složky, např. bílkoviny?
  2. Nebylo by lepší uvádět na str. 53 dole spíše rozmezí počtu než konkrétní číslo?
  3. Na obr. 16 jsou jako by černé plochy, vypadají být mimo uvedenou stupnici. Je to jen nedokonalost tisku?
  4. Jaká tedy byla ona realita intenzity fluorescence (str. 59)?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová