|
|
Electronic effects at the interface between biomolecules, cells and diamond
Krátká, Marie ; Rezek, Bohuslav (vedoucí práce) ; Cifra, Michal (oponent) ; Skládal, Petr (oponent)
Pro biomedicínské aplikace, jako jsou biosenzory, bioelektronika, tkáňové inženýrství, optimalizace materiálů pro implantáty, monitorování životního prostředí atd., je zásadní interakce mezi biologickým prostředím (buňky, proteiny, tkáně, membrány, elektrolyty apod.) a povrchem pevné látky. Diamant může v tomto směru poskytnout unikátní kombinaci výborných polovodičových, mechanických, chemických, biokompatibilních a dalších vlastností. V této dizertační práci charakterizujeme elektronické vlastnosti rozhraní protein- diamant pomocí polních tranzistorů na bázi diamantu zakončeného vodíkem, jehož hradlo je vystaveno biologickému médiu (SGFET). Objasňujeme roli adsorbované proteinové vrstvy na elektronickou odezvu diamantového tranzistoru. Zkoumáme vliv buněk (převážně osteoblastů jako modelových buněk) na převodní charakteristiky a na svodové proudy diamantových polních tranzistorů. Pro posouzení vlivu hranic zrn a sp2 fáze na bio-elektronickou funkci diamantových SGFETů jsme použili vrstvy nanokrystalického diamantu o různých velikostech zrn (80 nm - 250 nm). Studujeme vliv gamma záření na funkci a stabilitu diamantových polních tranzistorů s proteiny a buňkami, což může být užitečné pro monitorování biochemických procesů během radiační léčby. Vyvinuli a otestovali jsme přenosné zařízení pro měření...
|
|
|
Superconductivity in disordered systems
Šopík, Břetislav ; Lipavský, Pavel (vedoucí práce) ; Novotný, Tomáš (oponent) ; Munzar, Dominik (oponent)
Autor: Mgr. Břetislav Šopík Školitel: doc. Pavel Lipavský, CSc. disertační práce Supravodivost v neuspořádaných systémech Abstrakt Studujeme některé aspekty supravodivosti v neuspořádaných systémech - zejména supravodivost v bórem legovaném diamantu. Zároveň v teorii supravodivosti aplikujeme některé metody původně vyvinuté na poli neus- pořádaných systémů. V případě bórem dopovaného diamantu se zaměřujeme na otázku závislosti kritické teploty Tc na koncentraci bóru v materiálu. Studu- jeme také, jak kritickou teplotu ovlivní vzájemné korelace výskytu atomů bóru. Nejprve spočteme hustotu stavů na Fermiho mezi N0 v rámci dy- namical cluster approximation. Následně diskutujeme Tc jako funkci N0 v rámci BCS, McMillanovy a Belitzovy teorie. V případě 100 vzorků dává zjednodušená Belitzova teorie nejlepší shodu s experimentálními daty. Pro 111 vzorky je McMillanova teorie dostatečná. Také ukazujeme, že rozdíl 100 a 111 vzorků v kritických teplotách může být vysvětlen na základě přitažlivých korelací mezi atomy bóru. V druhé části práce užitím konceptu koherentního potenciálu odstraní- me self-interakci z Galitského-Feynmanova přiblížení T-matice. Tato ko- rekce nemá žádný efekt na normální stav, avšak činí teorii použitelnou pro popis supravodivého stavu. Naše korekce nenarušuje dvoučásticové syme- trie...
|
|
|
Dynamics of modified diamond nanocrystals in living cells
Majer, Jan ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Fišer, Radovan (oponent)
Nanodiamanty (ND) jsou zajímavý nástroj, který nalézá uplatnění v biologii a v léčbě chorob. Jsou zkoumány pro svůj potenciál v doručování léčiv, nukleových kyselin a zároveň pro využití jako fluorescenční sondy na základě jejich modifikovatelného povrchu a fotoluminiscenčních vlastností. Objasnění mechanismu vstupu a intracelulárního osudu ND je stěžejní pro navržení ND, které mohou uspět v klinických studiích a v medicínské terapii. Tato práce se zaměřuje na mechanistické zkoumání nanočástic na bázi ND, které vnášejí nukleové kyseliny do lidských buněk. ND byly nejdřív obaleny vrstvou nově vyvinutého kopolymeru. Poté byla na ND navázána siRNA pro transfekci buněk U-2 OS. Získaná data z qPCR a kolorimetrických testů cytotoxicity a viability prokazují, že ND jsou biokompatibilní a efektivní transfekční částice. Specifické inhibitory endocytózy byly použity ke zkoumání mechanismu vstupu ND do buněk. Výsledky naznačují, že ND vstupují do buněk klatrinovou a kaveolinovou endocytózou. Nicméně více než polovina ND vstoupila do buněk jiným způsobem. Některé ND po vstupu do buňky kolokalizovaly s ranými endozómy, lysozómy a kaveolinovými endozómy. Ostatní ND se buď vyskytovaly v neidentifikovaných buněčných strukturách, nebo již v rané fázi po vstupu do buňky unikly z endozómů do cytoplazmy. Touto prací jsme...
|
|
|
Laserová spektroskopie krystalického a nanokrystalického diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce)
Práce si klade za cíl prostudovat NV centra v krystalickém a nanokrystalickém diamantu metodami laserové spektroskopie. V teoretické části se věnujeme metodám laserové spektroskopie, zkoumanému materiálu - diamantu a také barevným NV centrům. V experimentální části je diskutován vliv velikosti nanokrystalů na luminiscenční spektra. Jsou provedena měření luminiscence vzorků při pokojových i nízkých teplotách v závislosti na intenzitě a vlnové délce excitace. Podrobně se věnujeme foto-konverzi záporně nabitých stavů NV centra na neutrální. Na rozmítací kameře jsou také provedena časově rozlišená měření luminiscence pro popis dynamických vlastností studovaných vzorků. Výsledkem je porovnání dob života možných stavů NV centra pro vybrané vzorky.
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Ultrarychlé vysoce nelineární procesy v diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Kloz, Miroslav (oponent) ; Kužel, Petr (oponent)
Intenzivní několika-cyklové laserové pulsy dokáží při interakci s transparentní pevnou látkou výrazně ovlivnit její vlastnosti. Tyto procesy odehrávající se na femtosekundových časových škálách můžeme studovat pomocí ultrarychlých spektroskopických metod. Tato disertační práce se zabývá vysoce nelineárními procesy v diamantu. Při interakci s krystalickým diamantem jsme pozorovali silné nelineární rozšíření spektra vlivem automodulace fáze, což nám umožnilo vytvořit jednoduchou metodu pro kompresi pulsů vycházejících z laserového oscilátoru. Současně byla pozorována silně nelineární pětifotonová absorpce, u které jsme zjistili výraznou anizotropii a závislost na polarizačním stavu. Pomocí dvousvazkových experimentů typu excitace a sondování jsme představili studium anharmonických jevů v dynamice koherentních fononů v diamantu a dále jsme vytvořili zcela novou techniku detekce vibrací mříže pomocí vícefotonové absorpce. Rovněž se díky vysokému časovému rozlišení experimentů ukázalo, že sub- pikosekundová dynamika elektronů silně závisí na složení a morfologii polykrystalických diamantových tenkých filmů. Experimentální výsledky této práce poskytují ucelený výzkum interakce diamantu s několika- cyklovými laserovými pulsy a vývoj nových spektroskopických metod.
|
|
|
Spektroskopie polovodičů s velmi vysokým časovým rozlišením
Hanák, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Kozák, Martin (oponent)
Tato práce je zaměřena na sestavení a optimalizaci nového experimentálního uspořá- dání pro měření časově rozlišené propustnosti metodou excitace a sondování. Zkušební měření pak byla provedena na vzorku SiV center v diamantu. Teoretická část práce obsa- huje obecný popis luminescence barevných center. Následně se již zabývá přímo SiV centry v diamantu a detailně popisuje jejich strukturu, elektronické a spektrální vlastnosti. V experimentální části práce je uveden popis výsledné aparatury a její optimalizace. Pro SiV centra v diamantu byla proměřena závislost diferenciální propustnosti na excitační intenzitě a vlnové délce. Z výsledků měření pak byla určena doba života SiV center. 1
|
|
|
Dynamics of modified diamond nanocrystals in living cells
Majer, Jan ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Fišer, Radovan (oponent)
Nanodiamanty (ND) jsou zajímavý nástroj, který nalézá uplatnění v biologii a v léčbě chorob. Jsou zkoumány pro svůj potenciál v doručování léčiv, nukleových kyselin a zároveň pro využití jako fluorescenční sondy na základě jejich modifikovatelného povrchu a fotoluminiscenčních vlastností. Objasnění mechanismu vstupu a intracelulárního osudu ND je stěžejní pro navržení ND, které mohou uspět v klinických studiích a v medicínské terapii. Tato práce se zaměřuje na mechanistické zkoumání nanočástic na bázi ND, které vnášejí nukleové kyseliny do lidských buněk. ND byly nejdřív obaleny vrstvou nově vyvinutého kopolymeru. Poté byla na ND navázána siRNA pro transfekci buněk U-2 OS. Získaná data z qPCR a kolorimetrických testů cytotoxicity a viability prokazují, že ND jsou biokompatibilní a efektivní transfekční částice. Specifické inhibitory endocytózy byly použity ke zkoumání mechanismu vstupu ND do buněk. Výsledky naznačují, že ND vstupují do buněk klatrinovou a kaveolinovou endocytózou. Nicméně více než polovina ND vstoupila do buněk jiným způsobem. Některé ND po vstupu do buňky kolokalizovaly s ranými endozómy, lysozómy a kaveolinovými endozómy. Ostatní ND se buď vyskytovaly v neidentifikovaných buněčných strukturách, nebo již v rané fázi po vstupu do buňky unikly z endozómů do cytoplazmy. Touto prací jsme...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Electronic effects at the interface between biomolecules, cells and diamond
Krátká, Marie ; Rezek, Bohuslav (vedoucí práce) ; Cifra, Michal (oponent) ; Skládal, Petr (oponent)
Pro biomedicínské aplikace, jako jsou biosenzory, bioelektronika, tkáňové inženýrství, optimalizace materiálů pro implantáty, monitorování životního prostředí atd., je zásadní interakce mezi biologickým prostředím (buňky, proteiny, tkáně, membrány, elektrolyty apod.) a povrchem pevné látky. Diamant může v tomto směru poskytnout unikátní kombinaci výborných polovodičových, mechanických, chemických, biokompatibilních a dalších vlastností. V této dizertační práci charakterizujeme elektronické vlastnosti rozhraní protein- diamant pomocí polních tranzistorů na bázi diamantu zakončeného vodíkem, jehož hradlo je vystaveno biologickému médiu (SGFET). Objasňujeme roli adsorbované proteinové vrstvy na elektronickou odezvu diamantového tranzistoru. Zkoumáme vliv buněk (převážně osteoblastů jako modelových buněk) na převodní charakteristiky a na svodové proudy diamantových polních tranzistorů. Pro posouzení vlivu hranic zrn a sp2 fáze na bio-elektronickou funkci diamantových SGFETů jsme použili vrstvy nanokrystalického diamantu o různých velikostech zrn (80 nm - 250 nm). Studujeme vliv gamma záření na funkci a stabilitu diamantových polních tranzistorů s proteiny a buňkami, což může být užitečné pro monitorování biochemických procesů během radiační léčby. Vyvinuli a otestovali jsme přenosné zařízení pro měření...
|
host ::
RSS.