Bachelor's Thesis

Study of phase interfaces of vesicular systems using fluorescence spectroscopy

Final Thesis 1.1 MB

Author of thesis: Bc. Anton Janto

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Mgr. Eliška Bartheldyová, Ph.D.

Abstract:

Changes in the phase behaviour of lipid vesicles made from DPPC, DMPC, DOPE and lecithin were studied utilizing Merocyanine 540 fluorescent dye. Steady-state fluorescence spectroscopy measurements were captured in a range from 10 °C to 50 °C in 5 °C incerements. The fluorescence intensity at 590 nm allowed capturing the main phase transition temperature at (39,9 ± 0,8) °C for DPPC vesicles. Calculating the ratio of fluorescence intensity at 590 nm and 620 nm another phase transtion was observed at the temperature (27,6 ± 1,5) °C. For DMPC main phase transition temperature was calculated using the same metric. The temperature was (24 ± 4) °C. Ion strength effect on DPPC vesicles was observed in a NaCl concentration range from 0 mM to 170 mM. Measurements did not show any significant effect on the emission spectrum of MC540. Methods of correction for temperature and inner filter effect were also applied.

Keywords:

liposomes, phase transition, fluorescence spectroscopy, steady-state fluorescence measuremnt, Merocyanine 540, MC540, inner filter effect, DPPC, DMPC, DOPE, melting temperature, main phase transition, fluorescence intensity ratio

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Student seznámil členy komise s náplní a cílem bakalářské práce. 2. Byly přečteny posudky na bakalářskou práci. 3. Student akceptoval všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděl v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Co znamená zkratka DPPC? Může docházet k interferenci při použití jiných fluorescenčních sond? Jaký byl zdroj leticinu? Z jakého důvodu jste používali vaječný lecitin? prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. Proč jste využívali ethanolové vstřikování při tvorbě nanočástic? Proč se používají 2 vlnové délky (590 a 620 nm) při měření fluorescence? Student odpověděl na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi student prokázal výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Student prokázal nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Physical and Applied Chemistry

Study programme

Chemistry for Medical Application (BPCP_CHMA)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)

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

Student Anton Janto zpracoval pilotní bakalářskou práci, která se týká využití fluorescenční sondy Merocyanin540 ve výzkumu koloidních membránových systémů. MC540 patří k trojlístku nejpoužívanějších membránových sond, společně se sondami laurdan a DPH, z nichž je nicméně nejméně v odborné literatuře citována. Tato bakalářská práce měla na základních liposomálních systémech ověřit spektrální chování této sondy a porovnat získané výsledky s odbornou literaturou.  Práce přinesla zajímavé výsledky a praktické postupy a položila dobrý základ pro další studium. Doporučuji tuto práci k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm A/výborně.
Evaluation criteria Grade
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results A
Conclusions and Their Formulation A
Use of Consultations during the Preparation of the Thesis A
Overall Approach to the Assigned Tasks A
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Study and Processing of the Literature A
Use of Knowledge Gained from the Literature A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Eliška Bartheldyová, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá studiem fázového chování modelových lipidových membrán pomocí fluorescenční spektroskopie za využití sondy Merocyanine 540. Cílem práce bylo sledovat vliv teploty a iontové síly na chování vybraných lipidových systémů (DPPC, DMPC, DOPE a lecitin) a stanovit teploty jejich fázových přechodů.
Zvolené téma považuji za aktuální a relevantní, modelové membránové systémy představují důležitý nástroj pro studium biologických procesů i pro aplikace v nanotechnologiích a medicíně. Autor práce prokazuje schopnost pracovat s odbornou literaturou i experimentálními metodami.
Teoretická část práce shrnuje základní poznatky o lipidových membránách, jejich fázích, fluorescenční spektroskopii a vlastnostech použité sondy MC540. Struktura této části je logická a postupuje od obecnějších konceptů k detailnějším.
Pozitivně hodnotím zařazení základních znalostí o fluorescence a také podrobnější popis vlastností Merocyaninu 540.
Na druhou stranu se v textu vyskytuje značné množství jazykových nedostatků. Některé pasáže působí trochu nesouvisle.
Experimentální část je zpracována poměrně podrobně. Oceňuji systematické studium vlivu teploty (10–50 °C) i iontové síly (0–170 mM NaCl).
Kladně hodnotím dobře zvolený modelový systém (DPPC, DMPC, DOPE) i vhodně vybranou fluorescenční sondu MC540. Dále oceňuji, že se povedlo určit teploty fázových přechodů srovnatelně s literaturou. Výborné je taky, že student provádí korekci naměřených dat.
Chybí mi trochu hlubší diskuze, proč se hypotéza o vlivu iontové síly neprokázala, očekávala bych více fyzikálně – chemického zdůvodnění očekávaného efektu.
Pozitivně hodnotím rozsah použité literatury a snahu o její citování.
Práce splňuje požadavky na bakalářskou práci a doporučuji ji k obhajobě. Autor prokázal schopnost nastudovat odbornou problematiku, navrhnout a provést experiment a zpracovat a základně interpretovat získaná data.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Logical Structure of the Thesis A
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results B
Use of Literature and Citations A
Language Quality C
Overall Formal Quality of the Thesis B
Conclusions and Their Formulation A
Topics for thesis defence:
  1. Můžete vysvětlit, proč jste očekával vliv iontové síly na chování DPPC membrány, a proč se tento vliv nakonec neprojevil?
  2. Co nám o stavu membrány říká poměr intenzit fluorescence MC540 590/620 nm?
  3. Můžete objasnit mechanismus, jak pomocí MC540 rozlišíme mezi gelovou a kapalnou fází lipidní membrány? Proč jste pro studium fázových přechodů vybral právě tuto sondu?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová