Bachelor's Thesis

Observation of Influence of Thin Layers on Cell Behaviour by Multimodal Holographic Microscope

Final Thesis 1.81 MB

Author of thesis: Ing. Martin Vengh

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Lenka Štrbková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Aneta Křížová, Ph.D.

Abstract:

Surface treatment of materials for the cell-surface interaction and imitating intrinsic environment of cells is still subject of matter for their potentional usage in the bioengineering. One of the options to modify the surface of material is exhibiting them to effects of plasma of electrical discharge in steam of cyclopropylamine. In this type of plasma, the low pressure plasma polymerization takes place, which creates thin amine-rich layer. There is an assumption that this type of layer is appropriate for cell adhesion and proliferation. As a superior technique for a label-free monitoring of the cell-surface interaction, multimodal holographic microscope (MHM) Q-Phase was exploited to determine the biocompatibility of materials. MHM enables observation in quantitative phase imaging, where the phase is directly proportional to the cell dry mass. This gives opportunity to define various features able to determine the biocompatibility of materials. According to the results amine-rich films enhanced the conditions for the cell adhesion and proliferation.

Keywords:

Multimodal holographic microscope, quantitative phase imaging, plasma polymerization, cell adhesion

Date of defence

22.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

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. 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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lenka Štrbková, Ph.D.

Teoretická časť práce popisuje interferenčnú mikroskopiu a multimodálny holografický mikroskop použitý pri experimente. Približuje sledované morfologické parametre buniek, použité metódy popisnej štatistiky a význam plazmovej polymerizácie kultivačných povrchov.
Praktická časť práce pozostáva z popisu experimentu, analýzy dát a výsledkov. Študent sa počas práce naučil operovať multimodálny holografický mikroskop. Pod vedením získal kvantitatívne fázové obrazy živých buniek a samostatne tieto dáta spracoval pomocou softwaru Q-Phase a MATLAB. Študent ďalej uskutočnil štatistickú analýzu dát a vyvodil závery experimentu. 
Práci je možné vytknúť mnoho typografických chýb (napr. absencia medzier, nesprávna interpunkcia). Úplne chýba interpunkcia za vzorcami, číslovanie vzorcov nie je jednotné (v prvej polovine práce chýbajú zátvorky). Číslovanie obrázkov v práci je chaotické (za obr. 10 nasleduje obr. 61, 7, 8, 94 ,15, 106) a odkazy v texte nezodpovedajú príslušným obrázkom. Praktickej časti práce by som vytkla tiež časté neodborné vyjadrovanie a nepresné formulácie záverov.
Aj napriek vyššie uvedeným nedostatkom študent splnil všetky požiadavky a ciele zadania práce. Výsledky práce majú prínos v oblasti holografickej mikroskopie a testovania biokompatibilných materiálov. Prácu preto doporučujem k obhajobe s výsledným hodnotením uspokojivo/D.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu D

Grade proposed by supervisor: D

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

Bakalářská práce „Sledování vlivu tenkých vrstev na buněčné chování v multimodálním holografickém mikroskopu“ je rozdělena do 10 kapitol. Přičemž celých 7 kapitol je teoretická část zpracovaná na základě dostupné literatury a pouze 8. a 9. kapitola je věnována provedenému experimentu a jeho vyhodnocení. Kapitolu 10 pak tvoří závěr.
Kapitoly 1-5 se věnují interferenční mikroskopii a v experimentu použitému multimodálnímu holografickému mikroskopu. V kapitole 6 jsou uvedeny vzorce pro parametry popisující morfologii buněk. V další kapitole je popis běžných statistických metod, které byly použity pro vyhodnocení provedeného experimentu. Kapitola 8 je věnována použité úpravě kultivačního povrchu a 9. kapitola shrnuje provedený experiment a jeho výsledky.
Celá teoretická část je zpracována nedbale a obsahuje množství chyb (především chybné užití čárek v souvětích a překlepy). Použité formulace jsou velmi neobratné a nepřesné. Text práce netvoří logické souvislé celky a citované zdroje jsou nezvykle řazeny. Chybné je také číslování obrázků a odkazy na ně. Popisky u obrázků jsou často nedostatečné; u obr. 5 je nesoulad zkratek v obrázku a jeho popisku a kondenzory jsou označeny chybně jako kolektory, v obr. 106 (v kapitole 8.) jsou popisky anglické. V kapitole 5 jsou uvedeny i metody zpracování obrazu, které program Q-PHASE nepoužívá (dilatace, eroze, opening). Jednotlivé metody jsou navíc reprezentovány obrázky, u nichž není uveden zdroj.
Použitá úprava kultivačního povrchu je jedním z klíčových parametrů experimentu. Kapitola 8 ji ale popisuje jen krátce a velmi nejasně a neobsahuje žádný odkaz ani citaci. V kapitole 9 je uveden provedený experiment a získané výsledky jsou prezentovány ve formě grafů. Bohužel chybí obrazová dokumentace experimentu. Biologická interpretace výsledků je skromná, autor porovnává pouze výsledky získané v jednom dni (kontrola/vrstva) a vývoj jednotlivých parametrů v čase zhodnocen není. V grafech 4-7 jsou pro jednotlivé dny měření na ose y zobrazeny různé rozsahy hodnot, takže grafy nelze jednoduše porovnávat. Uvedené výsledky jsou však zajímavé a především ukazují na možnou novou aplikaci kvantitativního fázového zobrazování.
Práci hodnotím celkově jako dostatečnou (E).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání D
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod E
Vlastní přínos a originalita E
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis E
Práce s literaturou včetně citací E
Topics for thesis defence:
  1. Jak probíhá segmentace buněk v programu Q-PHASE? Které parametry a proč je třeba správně zvolit?
  2. Jakých hodnot mohou nabývat parametry celistvost a členitost? Jak je lze biologicky interpretovat?
  3. Jaký byl vývoj konfluence buněk na vzorku i kontrole v průběhu třídenního měření?

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová