Předmětem bakalářské práce studenta Ondřeje Petrušky byla oblast studia krystalizace solí s využitím polyimidového mikrokalorimetru.
V teoretické části student přehledně zpracoval základní principy krystalizace, nukleace a růstu krystalů se zaměřením na soli běžně se vyskytující v moči. Dále se věnoval principům kalorimetrických metod, diferenční termické analýze a elektrickému zpracování slabých signálů, které odpovídají teplotním změnám. Teoretickou část student vypracoval samostatně s využitím odborné literatury a vytvořil tak vhodný základ pro navazující experimentální část práce.
Praktická část obsahuje všechny nutné kroky pro ověření použitelnosti kalorimetrické metody při studiu krystalizace v nanolitrových objemech. Student nejprve provedl kalibraci měřicí aparatury pomocí odpařování deionizované vody, stanovil vhodný pracovní objem vzorku a zavedl korekční koeficient měřicího systému. Následně realizoval měření krystalizace modelového roztoku KCl, kde ověřil schopnost senzoru zachytit elektrickou odezvu odpovídající tepelným projevům fázové přeměny a následně zpracovat naměřený signál.
Hlavní část práce byla zaměřena na aplikaci této metodiky na komplexnější modelový systém umělé moči s různou koncentrací oxalátů. Student musel v průběhu řešení práce optimalizovat experimentální postup, zejména ředění vzorků, jejich skladování a čištění senzoru mezi jednotlivými měřeními. Výsledky ukázaly, že kombinace kalorimetrického záznamu a optického pozorování umožňuje sledovat odlišné chování vzorků s různou koncentrací oxalátů. Vzhledem ke komplexnosti zvoleného systému je však nutné získaná data interpretovat s určitou opatrností, protože kalorimetrické hodnoty vykazují rozptyl a výsledky je vhodné chápat především jako první experimentální ověření navržené metodiky. Přesnější kvantitativní vyhodnocení bude vyžadovat další optimalizaci protokolu, zejména z hlediska opakovatelnosti měření, stavu povrchu senzoru a stability připravených roztoků.
Student Ondřej Petruška přistupoval po celou dobu ke své bakalářské práci zodpovědně a aktivně. Při řešení vzniklých problémů, zejména při práci s velmi malými objemy vzorků, nestabilitou komplexních roztoků a opakovatelností měření, prokázal schopnost samostatně navrhovat úpravy experimentálního postupu. Student si během řešení práce osvojil práci s kalorimetrickou aparaturou, zpracování naměřených napěťových dat a interpretaci z nich odvozených tepelných signálů, což považuji za velmi dobrý výsledek v rámci bakalářské práce.
Závěrečné zpracování výsledků ukazuje, že se student v dané problematice dobře zorientoval a pochopil ji. Práce obsahuje zajímavé experimentální výsledky, které mohou být využity jako základ pro další výzkum krystalizace solí v biologicky relevantních roztocích. Celkový dojem z práce mírně snižuje skutečnost, že některé závěry mohly být vzhledem k variabilitě experimentálních dat formulovány opatrněji, a také několik drobných metodických a formulačních nepřesností v textu. Tyto nedostatky však nesnižují význam provedené experimentální práce a nemění skutečnost, že student splnil cíle zadání.
Vzhledem k uvedeným skutečnostem bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji výslednou známkou A - 92 bodů. Points proposed by supervisor: 92

Bakalářská práce studenta Ondřeje Petrušky se zabývá využitím polyimidového mikrokalorimetru pro sledování energetické bilance krystalizace solí v malých objemech.

V úvodních kapitolách jsou popsány základní fyzikálně-chemické principy krystalizace, zejména nukleace a růst krystalů, se zaměřením na soli vyskytující se v moči. Dále jsou zpracovány principy kalorimetrie, diferenční termické analýzy a způsoby převodu velmi slabých elektrických signálů na informaci o teplotních změnách. Teoretická část je zpracována v dostatečném rozsahu a vytváří logický základ pro navazující experimentální práci.

Experimentální část je zaměřena nejprve na kalibraci použité měřicí aparatury pomocí odpařování deionizované vody. Na základě těchto měření byl zvolen vhodný objem vzorku a stanovena korekce měřicího systému. Následně byla funkčnost metody ověřena na modelovém roztoku KCl, u kterého bylo možné sledovat elektrickou odezvu odpovídající tepelným projevům krystalizace. V další části byla metoda aplikována na komplexnější vzorky umělé moči s různou koncentrací oxalátů, přičemž kalorimetrické záznamy byly doplněny optickým pozorováním vznikajících struktur.

Za hlavní přínos práce považuji praktické ověření možnosti sledovat krystalizační děje v nanolitrových objemech a snahu převést metodiku z jednoduchého modelového systému na biologicky relevantnější roztok. Práce obsahuje vlastní experimentální data, jejich zpracování i diskusi limitů použitého přístupu. Získané výsledky mohou sloužit jako výchozí bod pro další optimalizaci metodiky a navazující výzkum v oblasti krystalizace solí.

K práci mám několik připomínek. V úvodní části postrádám přesnější popis podmínek potřebných pro vznik krystalizace. Samotné přesycení roztoku není ve většině reálných systémů dostačující podmínkou; významnou roli hraje také přítomnost nukleačních center nebo jiných nehomogenit, které umožňují vznik stabilních zárodků krystalů. Tato skutečnost je sice v dalších částech práce zmíněna, avšak již v úvodu by si zasloužila větší pozornost.

Další připomínka se týká interpretace výsledků získaných na vzorcích umělé moči. Naměřené kalorimetrické hodnoty vykazují značný rozptyl a v některých případech se jednotlivé datové soubory překrývají natolik, že neumožňují jednoznačné rozlišení mezi sledovanými skupinami vzorků. Metodu proto v současné fázi považuji spíše za kvalitativní či pilotní ověření konceptu než za plně validovaný kvantitativní analytický postup. Některé formulace v diskusi a závěru mohly tuto experimentální variabilitu a omezenou statistickou průkaznost výsledků reflektovat důsledněji.

Určitou rezervu mám také k identifikaci vzniklých krystalických struktur ve vzorcích umělé moči. V práci jsou některé útvary interpretovány jako pravděpodobné krystaly šťavelanu vápenatého především na základě jejich morfologie pozorované optickým mikroskopem. Samotná morfologie však pro jednoznačnou identifikaci krystalické fáze obvykle nestačí, zejména v případě komplexních směsí obsahujících více solí. Jednoznačné potvrzení chemického složení by vyžadovalo doplňkovou analytickou metodu, například Ramanovu spektroskopii, FTIR spektroskopii, rentgenovou difrakci nebo elektronovou mikroskopii s prvkovou analýzou. Z tohoto důvodu považuji závěry týkající se konkrétního složení vzniklých krystalů za předběžné.

V práci se rovněž vyskytuje několik drobných metodických a formulačních nepřesností. Uvedené připomínky však nepovažuji za zásadní a nesnižují celkovou odbornou úroveň práce.

Práce splňuje cíle zadání, má jasně definovanou experimentální náplň a přináší použitelné poznatky pro další rozvoj dané metodiky. Na základě uvedených skutečností bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A, 92 bodů. Topics for thesis defence:

1. 1. V práci uvádíte, že výsledky měření umělé moči vykazují značný rozptyl. Jaké faktory považujete za hlavní příčiny této variability a které úpravy experimentální metodiky by podle Vás mohly nejvíce přispět ke zlepšení opakovatelnosti měření?
2. 2. V práci předpokládáte, že část pozorovaných krystalických struktur odpovídá šťavelanu vápenatému. Jaké analytické metody by bylo možné použít k jednoznačnému potvrzení chemického složení vzniklých krystalů a jaké jsou podle Vás limity identifikace založené pouze na optické morfologii?

Points proposed by reviewer: 92