Master's Thesis

The use of Förster resonance energy transfer in the study of the interaction of colloidal systems

Final Thesis 3.47 MB

Author of thesis: Ing. Zuzana Jízdná

Acad. year: 2024/2025

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

Reviewer: Mgr. Iveta Vilímová, PhD

Abstract:

The presented master’s thesis focused on the preparation of colloidal systems from surfactants. Micelles from CTAB and catanionic vesicles from CTAB, SDS, and DODAC were prepared. The created colloidal systems were used to study the interaction of Förster resonance energy transfer between a fluorophore and a dark fluorescence quencher. As the fluorophore, fluorescein in the form of a sodium salt was used, along with fluorescein bound to a hydrocarbon end (C16F) and fluorescein attached to the polymer hyaluronan. As dark quenchers, substances that are not commonly used in practice were selected. The red dyes Oil Red O, Sudan Red G, and Sudan III were tested. The interaction between the fluorophore and the quencher in the colloidal medium was verified using the TCSPC method by measuring the fluorophore’s lifetime.

Keywords:

Resonance energy transfer, fluorescein, micelle, vesicle, hyaluronan

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: Ve které fází přípravy se do micel přidávala barviva? Jsou nějaké rozdíly ve výsledcích této a předcházejících prací? Na jakou vzdálenost FRET ve zkoumaném systému funguje? Byly pozorovány velké rozdíly mezi zkoumanými systémy? Které podmínky vedly na nepovedené výsledky?

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. Zuzana Jízdná zpracovala diplomovou práci na aktuální téma temných zhášečů, které by mohlo být využitelné pro systémy, které již obsahují velké množství fluoroforů. Práce na tématu zahrnovala velké množství pokusů, které nevedly k použitelným výsledkům. Nicméně studentce se nakonec podařilo získat kvalitní data, která budou sloužit jako základ pro následný výzkum v této oblasti. Studentka pracovala pečlivě a samostatně, konzultace byly využívány zvláště pro složitější analýzu časově rozlišených dat. Data týkající se značeného polymeru doplňují dlouhodobý výzkum interakce mezi polymery a vezikulami, kterému se na naší fakultě věnujeme.

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
Mgr. Iveta Vilímová, PhD

Předložená diplomová práce se zabývá přípravou vezikulárních a micelárních koloidních systémů, které obsahují fluorofor a temný zhášeč fluorescence, a využití těchto systémů pro studium interakce Försterova rezonančního přenosu energie mezi donorem a akceptorem.
Práce má standartní rozsah a opírá se o dostatečné množství relevantních zdrojů. Je rozdělena na úvod, teoretickou část, současný stav řešené problematiky, experimentální část, výsledky a diskuse, závěr, a přílohy. V teoretické části jsou přiblíženy teoretické základy metod a komponenty užívané pro představované experimenty. Tato druhá kapitola je dělena na podkapitoly až do čtvrté úrovně, což obecně nebývá zvykem.  Zde to nesnižuje porozumění textu, avšak neexistující mezera mezi textem a podnadpisem čtvrté úrovně zhoršuje přehlednost obsahu. Začlenění současného stavu řešené problematiky je chvályhodné, nicméně poměrově je tato třetí kapitola velmi krátká oproti například předcházející kapitole (teoretická část). Vhodnější by tedy bylo vyváženější rozdělení textu, který se zabývá teorií a literaturou.
Výsledky experimentů jsou čitelně prezentovány, popsány a zmíněny i v textu v návaznosti na tabulky a grafy. Oceňuji ilustrace znázorňující reprezentaci molekul v daném experimentu.  U grafů vyhasínacích křivek nejsou ukázána residua a taktéž není graficky znázorněno fitování křivek různými stupni exponenciálních funkcí. Vše je pouze popsáno v textu a v tabulkách – předpokládám, že je to z důvodu velkého množství experimentálních dat.
Experimentální data jsou náležitě zpracována, vzhledem k jejich množství je jejich nemalá část uvedena v přílohách. Prezentace výsledků je spojena s jejich patřičnou diskuzí. V práci je zkoušeno využití běžnějších, cenově dostupných párů flourofor – temný zhášeč, chybí ale srovnání dosažených výsledků s literaturou, případně úvaha nad zjištěnými výhodami a nevýhodami alternativního přístupu k dané problematice.
K práci mám několik formálních připomínek.
Všechny popisky obrázků a tabulek by měly začínat velkým písmenem a končit tečkou. Některé přejaté obrázky mají v tištěné formě výrazně nižší kvalitu (např. Obrázek 1, 9, 15), týká se to i obrázků prakticky všech chemických struktur. Pozitivně hodnotím doplnění českých vysvětlivek u obrázků z anglických zdrojů.
V textu se vyskytují občasné jazykové nedostatky: nevyužívání pevných mezer a pomlček, kostrbaté formulace a slovní obraty (např. str. 36), chybějící velké písmeno za tečkou, (str. 8, „…energie. fluorescence…“), chybějící slova (str. 19, „…označován [jako]…“), chybějící mezera mezi číslem a jednotkou (str. 39), chybějící čárky ve větách (např. str. 37) a s tím spojená tvorba příliš dlouhých a obtížněji srozumitelných souvětí.
Zvýraznění tučným písmenem je v textu poměrně zdařile použito pro usnadnění orientace při čtení, nicméně není vždy aplikováno stejným způsobem.
Formátování do bloku místy způsobuje nepatřičné rozložení textu na stránce, mimo jiné i u citací. Citace vyjmenované v seznamu literatury nemají vždy stejný formát.
Některé citace jsou opakovány několikrát za sebou, např. citace [74] je na str. 30 zmíněna čtyřikrát za sebou ve čtyřech odstavcích, přestože je z textu zřejmé, že je pořád diskutován ten samý článek. V těchto případech většinou stačí citace u první zmínky a podle délky textu případně i u té poslední. Citace č. [17] není zmíněna v textu.
Celkově vzato studentka Bc. Zuzana Jízdná ve své diplomové práci splnila vytyčené cíle a ukázala schopnost prezentovat a diskutovat získané výsledky. Práce je vědecky přínosná a zajímavá. Hodnotím ji stupněm "B - velmi dobře" a doporučuji 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 C
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. Pro kterou pravděpodobnost P(1) nebo P(1−„0“) tedy platí, že je v micele „právě jedna“, nebo „alespoň jedna“ molekula barviva? (Na str. 39 je P(1−„0“) označena jako „alespoň jedna“, ve vysvětlivkách jako „právě jedna“.)
  2. Je možné nějak charakterizovat interakci mezi vezikuly a řetězcem hyaluronanu, respektive chování hyaluronanového řetězce?
  3. Pro jaké aplikace by byla výhodná zmíněná nižší vzdálenost mezi donorem a akceptorem pro efektivní přenos energie?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová