Master's Thesis

Chip models of cell membranes constrcuted from CYTOP polymer

Final Thesis 2.95 MB

Author of thesis: Bc. Petr Tesák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Reviewer: Mgr. Iveta Vilímová, PhD

Abstract:

This master’s thesis deals with the fabrication, optimization, and assembly of a chamber-based microfluidic chip based on the CYTOP polymer. It describes the entire fabrication process along with subsequent attempts to fluorescently label the resulting membranes. It also provides insights into the photoresists used, evaluating their suitable and unsuitable properties for the production of the selected type of microfluidic chip. Subsequently, the optimalisation of parameters for etching structures into the CYTOP polymer using ICP-RIE are described, and unfavorable results are also evaluated. The dimensions of the channels made from a cut PDMS section are then characterised, which had to be compatible with modified block of glass. After assembling the chip, complications arose in confirming the formation of membranes, and no reliable method was found to label the formed lipid bilayers.

Keywords:

Microfluidic chip, CYTOP, artificial cell membrane, microstructures, photoresist

Date of defence

27.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

1. Student seznámil členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Student akceptoval všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděl v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Uvádíte zkratku CYTOP, můžete ji objasnit? Jaký parametr je nejdůležitější, aby čip fungoval? Jaký vliv má na to počet vrstev? Jaké to má výhody? Jaké jsou možné aplikace? Bylo by to možné použít jako simulovaný transport pro buněčné transporty? Bylo by možné do toho osadit transportní proteiny? doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. Na jaké bázi je Ma-P? Jedná se o pozitivní či negativní? Student odpověděl na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. Diplomant prokázal velmi dobré odborné znalosti i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Petr Tesák měl pro podmínky fakulty docela netypické zadání. Prakticky celou experimentální činnost realizoval na spolupracujícím pracovišti Ústavu přístrojové techniky AVČR. Samostatně se popral se zadanou přípravou mikrofluidního čipu pro vytváření modelových buněčných membrán. Vlastní technologie přípravy i přístrojové vybavení je mimo rozsah fakultní výuky a musel se tak s nimi sám seznámit, naučit zacházet a obsluhovat. Přes tradiční nesnáze se samostatně prokousával a dospěl k úspěšné přípravě čipu. I když se nepodařilo jednoznačně prokázat tvorbu membrán, čip odpovídá literární inspiraci a celá práce je základem pro násedné studium membrán na FCH
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání B
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
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

Diplomová práce Bc. Tesáka se zabývá výrobou mikrofluidního čipu pomocí polymeru CYTOP. Je popsán proces výroby a její optimalizace, spolu se snahou vytvořit v komůrkách sestrojeného čipu fosfolipidové membrány.
Práce má přiměřený rozsah s přijatelným množstvím zdrojů, je standardně rozdělená na úvod, teoretickou část, současný stav řešené problematiky, experimentální část, výsledky a diskuze, závěr a zdroje.
Student popisuje problematiku sestrojení mikrofluidního čipu (výběr vzoru, fotorezistu a následná optimalizace celého postupu), patřičně vše dokumentuje pomocí vložených obrázků a grafů. Následně zkoumá funkčnost čipu z hlediska průtoku kapaliny a následném vytvoření membrán v komůrkách čipu. Tvorbu membrán se nepodařilo uspokojivě potvrdit, student však zmiňuje možná řešení a nápady pro budoucí pokračování a vylepšení své práce a výzkumu.
Z hlediska vykonaných experimentů je práce na velmi dobré úrovni. Je vidět, že student věnoval práci v laboratořích FCH a Ústavu přístrojové techniky AVČR hodně úsilí a času.
Po formální stránce mám k práci několik připomínek. Úvod je zbytečně rozkouskovaný a nepůsobí jako ucelené uvedení tématu a diplomové práce.
Teoretická část je rozdělena na čtyři podkapitoly se svými dalšími oddíly, nicméně v oddílu 2.3.2 se nachází dalších šest relativně dlouhých pododdílů označených pouze malým nadpisem a bez číslování – bylo by tedy vhodnější zvolit jiné rozdělení textu.
Současný stav řešené problematiky by mohl být vysvětlen podrobněji. Jednotlivé přístupy k dané problematice jsou zmíněny jen velmi zběžně a nevysvětlují dostatečně názvy a pojmy (technologií, chemikálií, materiálů) specifické pro daný zdroj. Dále se zde střídá použití „et al.“ a „a spol.“ – bylo by vhodné zvolit jen jeden typ označení a toho se držet.
V Experimentální části by bylo vhodné vysvětlit zmíněné parametry přístroje, které jsou pak dále diskutovány.  Dále bylo vhodné začlenit schématické zobrazení pracovního postupu pro lepší přehlednost.
V části Výsledky a diskuze by se první odstavec v oddílu 5.1. hodil spíše do experimentální části.  V kapitole 5.2.2. je zmíněno modré označení, nicméně na následujících Obrázcích 33 a 35 se barva jeví spíše jako zelená.
Kvalita obrázků není vždy dostatečná, hlavně u těch převzatých. U Obrázku 14 (str. 24) v popisku došlo ke zmatení stran vlevo/vpravo (místo značení např. A, B). Obrázek 18 je pouze screenshot ze softwaru měřícího programu, bez vysvětlení os, jednotek a hodnot. U Obrázků 19 a 20 jsou čísla u os nečitelné a překrývají se s legendou.
Po jazykové a gramatické stránce se v práci nachází řada nedostatků, z nichž je zde uveden vždy jeden, ale nikoliv jediný příklad: střídání jednotného a množného čísla (str.7), nesrozumitelné formulace, nesprávný slovosled (str.8), chybějící interpunkce (str. 11), čárky a rozdělení vět tam, kde to není třeba, použití čárky místo tečky (str.20), gramatické hrubky (str. 20), zbytečné mezery mezi slovy (str.21), shoda podmětu s přísudkem (str.21), chybějící písmena (str.21), chyby v i/ý (str.21), nestejné používání názvů („rhodamine“ vs. „rhodamin“), špatné skloňování (str. 40). Celkově to působí, že si student po sobě práci nepřečetl, což u diplomové práce trochu kazí výsledný dojem.
I přes výše zmíněné nedostatky je diplomová práce velmi přínosná pro kontinuální snahu o vytvoření fungujícího mikroufluidického čipu, která dlouhodobě spojuje FCH a Ústav přístrojové techniky AVČR. Práce dokazuje schopnost studenta zvládnout složitou metodiku přípravy mikrofluidických čipů a jejich následné analýzy. Navzdory nepotvrzení tvorby membrán v komůrkách čipu bude práce sloužit jako důležitý zdroj poznatků v dalším výzkumu. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm „C – Dobře“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce B
Kvalita zpracování výsledků C
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování E
Formální úroveň práce – celkový dojem C
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Je v sestrojeném čipu i horní sklíčko s přítokovým otvorem pokryto vrstvou CYTOP?
  2. 2. Bylo nějak kontrolováno vertikální srovnání vrstev v čipu? (Např. aby bylo vždy stejné?)
  3. 3. Z obrázků není zřetelné, zda je přítokový otvor situován přímo nad komůrkami čipu, nebo kousek vedle?
  4. 4. V návaznosti na předchozí otázku, bylo by vhodnější čip „prodloužit“ a posunout přítokový otvor dále od komůrek? Mělo by to vliv na možné „ustálení kapaliny“ aby nedocházelo ke zmíněnému promíchávání?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová