Bachelor's Thesis

Measurement of the distribution of an equivalent of cell dry mass using quantitative phase contrast of the CCHM

Final Thesis 3.71 MB

Author of thesis: Ing. Klára Kovářová

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: Ing. Aneta Křížová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jana Čolláková

Abstract:

Subject of this bachelor's thesis is to create an overview of conversions of phase profile to the values of dry mass and to realize experiments verifying the importance of dry mass.
In the theoretical part, the history of the holographic microscopy and the development of the holographic microscopy on IPE FME BUT in Brno are summarized. The transmission holographic microscope is also described. This thesis covers its construction description and basic working instructions. The theoretical part also deals with the importance of image phase. Two approaches are presented for the interpretation of the phase delay and there is research on phase conversions to dry cell mass (according to H. G. Davies and M. H. F. Wilkins, G. Popescue, G. Dunn and D. Zicha).
In the experimental part cultivation of cells, preparation of observation sample and processing of data are described. This part of thesis is also focused on laboratory experiments. Cells K2 (full name LW13K2) were observed in all experiments. First experiments deal with nutritional deprivation of cells and later with cell growth.

Keywords:

Holographic microscopy, phase imaging, equivalent of dry mass, cell growth, nutritional deprivation of cells.

Date of defence

20.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Aneta Křížová, Ph.D.

Studentka splnila všechny požadavky a cíle zadání práce.
V teoretické části práce samostatně vypracovala rešerši způsobů přepočtu fázového posuvu v buňce na ekvivalent suché hmoty a vybraný způsob modifikovala pro interpretaci dat z koherencí řízeného holografického mikroskopu.
V experimentální části studentka dobře zvládla obsluhu i následné zpracování a vyhodnocení dat z koherencí řízeného holografického mikroskopu. Měření ekvivalentu suché hmoty pak ověřila na několika biologických pozorováních, jejichž výsledky jsou v souladu s biologickými předpoklady.
Práce je pečlivě zpracovaná, drobným nedostatkem je skromná obrazová prezentace provedených experimentů.
Dosažené výsledky jsou hodnotné a využitelné při další práci na vývoji mikroskopu.
Práci doporučuji k obhajobě s výsledným hodnocením výborně/A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jana Čolláková

Práce se zabývá měřením živých buněčných objektů v transmisním holografickém mikroskopu a správnou interpretací naměřených dat. Text práce je přehledně a logicky členěn do šesti kapitol. První tři kapitoly tvoří teoretický úvod do problematiky holografické mikroskopie, její historii a vývoj na ÚFI FSI VUT v Brně. Dále se autorka zaměřuje na teorii obrazové fáze. Objasňuje důležitý pojem suchá hmota, neboli bezvodá část buňky, díky které jsme schopni vyjádřit jednotlivé buněčné celky v jednotkách pikogramů. Nejdůležitější částí je popis několika metod přepočtu obrazové fáze na suchou hmotu. Autorka se velmi dobře zorientovala v dané problematice. Modelovou situací ověřila správnost všech matematických přístupů a pro vlastní experiment zvolila výpočetní metodu nejcitovanějšího autora. Před samostatným měřením živých buněk byla provedena série kalibračních měření na kontrolním vzorku, v práci však nejsou uvedeny. V experimentální části byla měřena změna suché hmoty živých buněk v čase. Byl naměřen růst nebo pokles suché hmoty v závislosti na typu kultivačního media. Ve všech experimentech byly potvrzeny biologické předpoklady. 
Autorka se držela tématu a systematicky plnila zadání. Předloženou bakalářskou práci hodnotím jako zdařilou a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1. V kapitole 4.2 je uvedeno, že pro mírně nehomogenní typ buněk lze použít průměrnou hodnotu indexu lomu a lze pak dopočítat přibližnou výšku buňky. Určete průměrnou výšku měřené buňky v určitém čase. 2. Uveďte chybu měření suché hmoty v experimentální části. 3. U čtvrtého měření nebyla nutnost dolaďováni mikroskopu. Proč si myslíte, že byl systém stabilnější, i když podmínky pozorování byly stejné jako v předchozích měřeních?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová