|
|
Optical responses of biomolecules on regular metal plasmonic nanostructures
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Michl, Martin (oponent) ; Valenta, Jan (oponent)
Název: Optické odezvy biomolekul na pravidelných kovových plasmonických nanostrukturách Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Adsorpce molekul na kovové plasmonické nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl - SERS) nebo fluorescence (povrchem zesílená fluorescence - SEF). V rámci práce byly testovány dva druhy substrátů: (i) Stříbrné nanotyčky připravované naprašováním pod šikmým úhlem, a (ii) stříbrné a zlaté nanoostrůvky rostoucí na teflonovém filmu připravované magnetronovým naprašováním. Postupnou optimalizací procesu přípravy byla získána optimální SERS citlivost i reprodukovatelnost. Podrobné SERS-intenzitní profily byly získány při použití tří excitačních vlnových délek a gradientních struktur, kde se poloha plazmonové rezonance (LSPR) mění spojitě v rámci konkrétního substrátu. Bylo zjištěno, že spektrální poloha a výška LSPR pásu mohou být nezávisle modifikovány při použití smíšených zlato/stříbrných ostrůvků. Dále byla provedena detailní analýza polarizačních a úhlových závislostí stříbrných nanotyček v pravoúhlé geometrii rozptylu, která umožňuje nezávisle měnit dva ze tří úhlů, které určují prostorovou orientaci...
|
|
|
Dynamic light scattering in the world of biomolecules
Križanová, Katarína ; Hofbauerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Bednárová, Lucie (oponent)
Název práce: Dynamický rozptyl světla ve světě biomolekul Autor: Katarína Križanová Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Kateřina Hofbauerová, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Dynamický rozptyl světla (DLS) představuje nedestruktivní způsob měření díky kterému můžeme za pomoci rozptylu laserového záření na vzorku získat hydrodynamický průměr částic v roztoku a následně dopočítat jejich rozměry, či v případě proteinů stanovit molekulární hmotnost. DLS je dnes hojně užívanou metodou pro studium biomolekul a jejich reakcí, jak je v práci doloženo ve stručném přehledu. V naší experimentální práci jsme se zaměřily na měření proteinů pomocí DLS - jako modelový protein jsme užívaly lysozym. Úspěšně jsme pomocí těchto vzorků optimalizovaly postup pro přípravu vzorků a DLS měření biomolekul. V rámci optimalizace metodických postupů DLS jsme pomocí sacharózy otestovaly možnosti správné detekce co nejmenších částic. Při měření sacharózy jsme zašly až na samou dolní limitu velikosti částic měřitelných DLS. Při tomto měření jsme dokázaly pozorovat lineární závislost naměřeného hydrodynamického průměru na koncentraci sacharózy v roztoku a rovněž, v souhlasu s literaturou, určit velikost hydrodynamického průměru sacharózy. Prakticky jsme tak úspěšně demonstrovaly možnost stanovení velikosti částic...
|
|
|
Molecular modeling of biomolecules - surface interactions
KROUTIL, Ondřej
Interakce mezi (bio)molekulami, ionty a povrchy hrají důležitou roli v mnoha biologických procesech a vědeckých aplikacích, avšak porozumění těmto interakcím na molekulární úrovni stále představuje výzvu pro současnou vědu. Počítačové simulace nám mohou v tomto směru poskytnout detailní informace pokud máme dobře připravené a ověřené modely studovaných systémů. V této dizertační práci jsou popsány a studovány s pomocí metod klasické a ab initio molekulové mechaniky interakce několika různých (bio)molekul s anorganickými povrchy. Chemisorbované molekuly DNA a oligopeptidů na povrch grafenu a rtuti byly studovány v návaznosti na experimentální studium DNA čipů a elektrochemických label-free metod. Byl připraven model povrchu quartzu (101), který respektuje jeho náboj při různých pH a proběhlo porovnání tohoto modelu s experimentálními daty. Následně byla zkoumána a popsána fyzisorpce nukleobází na povrch quartzu (101) a šťavelanu na povrch rutilu (110).
|
|
|
Designing and testing of new metal nanosubstrates for biomolecular sensors based on surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy
Peksa, Vlastimil ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Matějka, Pavel (oponent) ; Richter, Ivan (oponent)
Název práce: Vývoj a testování nových kovových nanosubstrátů pro biomolekulární senzory založené na spektroskopii povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) Autor: Vlastimil Peksa Katedra / Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Marek Procházka, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Tato experimentální metodická práce byla zaměřena na optimalizaci vybraných zlatých a stříbrných povrchů a práci s nimi při konstrukci biosenzorů založených na SERS spektroskopii, včetně následné praktické aplikace. Za tímto účelem bylo testováno několik typů povrchů vytvářených kombinacemi "bottom-up" technik na pevných substrátech. Vlastnosti těchto povrchů byly studovány pomocí modelových molekul, jmenovitě methylene blue, porfyrinů a tryptofanu, na konfokálním Ramanově mikrospektrometru. Získané poznatky o vlivech aplikace analytu, fokusování a interního intenzitního standartu byly využity pro optimalizaci měřících postupů s ohledem na citlivost, přesnost a reprodukovatelnost měření. Na základě těchto poznatků byla vyvinuta metoda kvantitativní detekce potravinářského barviva azorubin (E 122) v komerčně dostupných nápojích. Její výsledky ukázaly, že tato aplikace může sloužit jako předběžná testovací metoda pro měření v terénu. Klíčová slova: Kovové nanopovrchy, biomolekuly, biosenzory, Raman, SERS
|
|
|
SERS spektroskopie modelových biomolekul pro SERS biosenzing
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Michl, Martin (oponent)
Název práce: SERS spektroskopie modelových biomolekul pro SERS biosenzing Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Hlavním požadavkem biomolekulárního senzingu, založeného na spektroskopii povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS), je vysoká citlivost a spektrální reprodukovatelnost. K tomuto účelu byly v rámci práce testovány pravidelné pevné stříbrné a zlaté nanostruktury, připravované magnetronovým naprašováním a litografickými metodami na spolupracujících pracovištích. Reprodukovatelná SERS spektra použitých modelových biomolekul (aminokyselin, lysozymu a albuminu) byla na pravidelných pevných stříbrných površích získána v koncentracích 10-4 až 10-6 M, v případě porfyrinů až ≈ 10-7 M. SERS spektra některých biomolekul byla také srovnávána se spektry naměřenými na stříbrném koloidu. Stříbrný hydroxylaminový koloid při použití KCl jako agregačního činidla poskytuje podstatně nižší limit detekce vybraných látek (např. pro cystein řádově 10-8 M), ale s nižší spektrální reprodukovatelností. Hlavním problémem měření SERS spekter ze stříbrných povrchů byl výskyt anomálních pásů, pocházejících z procesu přípravy. V případě pevných stříbrných naprašovaných povrchů bylo zjištěno, že ponechání substrátu několik hodin ve...
|
|
|
Studium nestabilních částic a prekurzorů biomolekul pomocí spektroskopických technik
Ferus, Martin ; Civiš, Svatopluk (vedoucí práce) ; Šponerová, Judit E. (oponent) ; Wild, Jan (oponent)
Předložená dizertační práce je složena ze studií zaměřených na spektroskopický popis, kinetiku a dynamiku molekul, radikálů a iontů v plazmě výboje a laserové jiskry. Výzkum těchto fragmentů je rozšířen o vznik biomolekul z těchto jednoduchých specií včetně vlivu látek s katalytickým účinkem. Dynamika radikálů, iontů a nestabilních molekul byla studována pomocí časově rozlišené spektrometrie s Fourierovou transformací. Byla měřena časově rozlišená emisní spektra výbojů v CH4, HCONH2, BrCN, CH3CN, CF3Br, (CF3)2CHBr a dalších plynech. Následně byl výboj simulován pomocí modelu zahrnujícího molekulární dynamiku, kolizní, chemické a radiační procesy. Modely byly porovnány s experimentálními výsledky a byla vysvětlena získaná emisní časově rozlišená spektra. Fitem na komplexní mechanismus byla experimentálně zjištěna hodnota rychlostní konstanty konverze HCN na HNC kolizí s excitovaným atomem vodíku. V rámci studia prekurzorů biomolekul bylo pomocí vysoce rozlišené infračervené absorpční spektrometrie s Fourierovou transformací analyzováno složení plynných látek vznikajících po expozici par formamidu a plynné směsi oxidu uhelnatého s dusíkem a izotopově značenou vodou laserové jiskře generované vysoce výkonným pražským laserovým systémem Asterix (PALS). Pomocí chemického modelu byla studována dynamika...
|
|
|
Solvent Influence on Photochemistry of Small Biomolecules in Clusters
Profant, V. ; Dian, J. ; Fárník, Michal ; Poterya, Viktoriya
We present a photolysis study of pyrrole, imidazole and pyrazole clusters in comparison to the photolysis of the isolated molecules. Size distributions of different mean cluster sizes have been prepared and characterized in supersonic expansions. The clusters were photolyzed at 243 and 193 nm and the kinetic energy distributions (KEDs) of the H-fragments were measured. The KEDs of all systems exhibit a bimodal character with slow and fast H-fragment peaks similar to the spectra of the corresponding single molecules. However, with the increasing clusters size the slow component gains on intensity in comparison to the fast component. A similar effect is observed with increasing the excitation energy from 243 to 193 nm.
|
host ::
RSS.