|
|
Preparation of plasmonic nanoparticles in non-aqueous environments and in water using chemical way and by laser ablation and their testing
Hochmann, Lukáš ; Šmejkal, Petr (advisor) ; Procházka, Marek (referee)
Příprava nanočástic (N) se stala význačnou oblastí chemie díky unikátním vlastnostem, které tyto částice mají a které vedou k širokému okruhu možných aplikací. N se běžně používají v katalýze, elektronice, fotonice a nachází se i v mnoha předmětech běžné denní potřeby. Navíc, vzhledem ke svým plasmonickým vlastnostem, se N ušlechtilých kov· hojně používají ve spektroskopii, kupříkladu při povrchově zesíleném Ramanově rozptylu (SERS). V závislosti na plánovaném použití N lze k jejich přípravě použít více cest. V pří- padě přípravy N v kapalinách (koloid·) lze použít r·zné metody chemické redukce. Tyto metody jsou dobře zavedené postupy, obzvláště ve vodném prostředí. Pro určité aplikace by však byly příhodnější koloidy v jiných rozpouštědlech. Proto je hlavním cílem této práce zhodnotit možnosti přípravy koloid· chemickou redukcí a laserovou ablací ve vodě a organick- ých rozpouštědlech. Dalším cílem je charakterizace připravených částic a zhodnocení jejich potenciálu pro SERS. Zlaté koloidy ve vodě a alkoholech byly připraveny redukcí kyseliny tetracholoro zlatité tetrahydridoboritanem sodným. K přípravě stabilních sol· v alkoholech byl dále nutný pří- davek polyvinylpyrrolidonu (PVP) jako stabilizátoru, protože přímá příprava koloid· chemickou redukcí v alkoholech vedla k jejich kolapsu. Dále...
|
|
|
The D-A and pi-pi interactions and their use in self-assembly
Rejchrtová, Blanka ; Starý, Ivo (advisor) ; Kotora, Martin (referee)
The D-A and π-π Interactions and Their Use in Self-Assembly Due to their well-defined shape, size and properties gold nanoparticles represent an advantageous platform for the study of non-covalent interactions between ligands anchored to their surface both in solution and in monolayers or thin films. The aim of this thesis was the synthesis of ligands for gold nanoparticles bearing an anchoring group at one end and a planar π-electron rich pyrene unit at the other. Six structurally variable ligands were prepared differing in the pyrene substitution pattern and the spacer between the aromatic part and the acetylated thiol function. Furthermore, a synthetic pathway leading to extended π-electron systems (both electron rich and electron poor) such as hexabenzocoronene derivatives and its fragments was explored. The key steps in the synthesis of these compounds are the cyclization reactions of alkynes leading to polycyclic intermediates and their ensuing cyclodehydrogenation (Scholl reaction). All of the prepared ligands and their intermediates were characterized by spectroscopic methods. The structure of the key hexakis(pentafluorosulfanyl-phenyl)benzene was confirmed by single crystal X-ray crystallography. The prepared ligands bearing a pyrene unit were deacetylated and anchored to the surface of...
|
|
|
Utilization of porous anodic alumina for fabrication of nanostructured layers and their photoelectrochemical and optical applications
Lednický, Tomáš ; Vanýsek, Petr (referee) ; Sulka, Grzegorz (referee) ; Bendová, Mária (advisor)
Porézní anodická alumina (PAA) je oxidová vrstva vytvořená anodickou oxidací hliníku, která má široké průmyslné využití. Její popularita zaznamenala exponenciální nárůst zejména v oblasti nanotechnologií, k čemu přispělo objevení jejího samouspořádání do struktury o nanorozměrech připomínající včelí plástev. Její jednoduchá příprava a laditelné vlastnosti z ní tvoří levný způsob výroby nanostruktur. Ve stejném duchu se tato disertační práce zabývá metodami přípravy funkčních nanostruktur za využití PAA. První část je zaměřena na výrobu pole nanosloupců z oxidu titaničitého (TiO2) a jejich možné použití jako fotoanody pro štěpení vody. TiO2 nanostloupce jsou tvořeny anodizací hliníkové vrstvy na titanovém substrátu, také nazývanou PAA-asistovaná anodizace. Táto studie demonstruje elektrochemické vlastnosti a fotoelektrochemickou aktivitu nano sloupců vytvořených z dusíkem obohacených substrátů, které byly následně různě termálně modifikovány. Hlavním poznatkem studie je, že špatné vlastnosti jsou způsobeny dutou morfologií nanosloupců. Tento poznatek vedl k rozsáhle studii zabývající se dopadem anodizačných podmínek na morfologii ale i stabilitu vytvořených nanosloupců, jejímž výsledkem byla nová strategie anodizace. Druhá část prezentuje výrobní proces přípravy uspořádané vrstvy zlatých nanočástic na transparentním substrátu pro jejich použití jako optického senzoru využívající efekt rezonance lokalizovaných povrchových plasmonů. Základem této multidisciplinární metody je využití kombinace samouspořádání PAA k výrobě šablony a následného procesu řízeného smáčení v pevné fázi tenké vrstvy zlata. Táto práce detailně popisuje technologické aspekty přípravy; od samotné výroby šablon z hliníku, přes vytváření zlatých nanočástic, až po jejich přenos na transparentní substrát. Na závěr této práce jsou kompozity z nanočástic charakterizovány, přičemž je porovnána jejich citlivost na změnu indexu lomu okolí a jejich stálost. Ze závěrů vyplývá, že tato poměrně velkoplošná a levná metoda je konkurence schopná i v oblasti senzorické citlivosti.
|
|
|
Interaction of gold cationic nanoparticles with blood cells and their distribution in the model organism
ŠRÁMEK, Michal
Cationic gold nanoparticles (GNPs) are attractive candidates for drug delivery, biomedical imaging and targeted anti-cancer therapy. Due to their unique physical-chemical properties, they have great potential, especially for so-called targeted photothermal cancer therapy. Nanoparticle properties such as size, shape and surface charge play a key role in the internalization process and different types of NPs can enter cells by various pathways. It has been reported, that specific cationic gold nanorods (GNRs) preparations are taken up by both normal and cancer cells in large amounts. The nanoparticles were shown to accumulate inside vesicular structures. Prior to the start with an application of cationic GNRs in biomedicine for different kind of purposes (such as photothermal therapy, targeted drug/gene delivery carriers, fluorescence probes, pregnancy test etc.), it is necessary at first to determine their biological safety and organism's response in general. In our laboratory, we are focused mainly on the application of GNRs in photothermal therapy. That consists of cationic GNRs accumulated in tumour tissue, where they transform light into heat upon irradiation by near-infrared (NIR) light, thereby thermally damaging nearby cells. During the study, it was shown by microscopic examination of the blood that after incubation of blood with cationic GNRs in vitro, the interaction of GNRs with white blood cells and platelets was observed. Further, using histology and fluorescence microscopy it was shown that after in vivo application the cationic GNRs are mostly accumulated in mouse spleen. The obtained data contributed to an understanding of cationic GNRs distribution and toxicity at the level of the cell and organism and were published as a part of the complex study in Biomaterials journal.
|
|
|
Biomolecular corona of Si and Au nanoparticles and its impact on interaction with cells
Javorová, Pavlína ; Hubálek Kalbáčová, Marie (advisor) ; Fišer, Radovan (referee)
Biological response to presence of gold and silica nanoparticles is extensively researched area of science. However there is only limited knowledge and understanding of the effects of small and ultrasmall nanoparticles. Regarding the unique physical and chemical properties that originate from the small size have these nanoparticles ability to interact very specifically on molecular level with organisms. Once the particle enters the complex physiological environment of the body molecules (predominantly of protein character) adsorb on the surface and form a polymeric case called biomolecular corona. There is a presumption that the first contact of the nanoparticle with the cell is mediated through the molecules of this corona and are important in subsequent steps of interactions of nanoparticle-biocorona complex. Therefore the genesis and structure of biocorona is as essential as the structre of the nanoparticle itself. Nanoparticles enter and are internalized within the cell and cellular compartments through the same mechanisms like naturally occurring molecules and substances. There are slightly different patterns of behavior of small and ultrasmall nanoparticles that are not fully researched and understood. Response of mamallian cells to the presence of the ultrasmall nanoparticles is very...
|
|
| |
|
|
The D-A and pi-pi interactions and their use in self-assembly
Rejchrtová, Blanka ; Starý, Ivo (advisor) ; Kotora, Martin (referee)
The D-A and π-π Interactions and Their Use in Self-Assembly Due to their well-defined shape, size and properties gold nanoparticles represent an advantageous platform for the study of non-covalent interactions between ligands anchored to their surface both in solution and in monolayers or thin films. The aim of this thesis was the synthesis of ligands for gold nanoparticles bearing an anchoring group at one end and a planar π-electron rich pyrene unit at the other. Six structurally variable ligands were prepared differing in the pyrene substitution pattern and the spacer between the aromatic part and the acetylated thiol function. Furthermore, a synthetic pathway leading to extended π-electron systems (both electron rich and electron poor) such as hexabenzocoronene derivatives and its fragments was explored. The key steps in the synthesis of these compounds are the cyclization reactions of alkynes leading to polycyclic intermediates and their ensuing cyclodehydrogenation (Scholl reaction). All of the prepared ligands and their intermediates were characterized by spectroscopic methods. The structure of the key hexakis(pentafluorosulfanyl-phenyl)benzene was confirmed by single crystal X-ray crystallography. The prepared ligands bearing a pyrene unit were deacetylated and anchored to the surface of...
|
|
|
Gold nanoparticles as a tool of targeted therapy of cancer
Knoblochová, Lucie ; Hodný, Zdeněk (advisor) ; Brábek, Jan (referee)
Nanomaterials have caught the interest of biomedical science because of their size (which enables them to interact with cellular structures), high surface area, and unique physical properties. Gold nanoparticles (GNPs) can be synthesised in various shapes. Their common property is surface plasmon resonance, which makes it possible to detect these particles with high resolution using dark field microscopy. GNPs can be efficiently modified with various ligands such as drugs, antibodies, or aptamers; this can be utilized to selectively bind GNPs to tissues, e.g. for drug delivery. Conjugated GNPs can also be used in diagnostics of tumor cells as well. Photothermal therapy consists of GNPs selectively binding to the tumor tissue, where they transform light into heat upon irradiation by near-infrared (NIR) light, thereby damaging nearby cells. The toxicity of GNPs is currently unclear. Research into modified gold nanoparticles is of great interest for targeted tumor therapy, as it may yield a tool for the selective destruction of tumor cells.
|
|
|
Preparation of plasmonic nanoparticles in non-aqueous environments and in water using chemical way and by laser ablation and their testing
Hochmann, Lukáš ; Šmejkal, Petr (advisor) ; Procházka, Marek (referee)
Příprava nanočástic (N) se stala význačnou oblastí chemie díky unikátním vlastnostem, které tyto částice mají a které vedou k širokému okruhu možných aplikací. N se běžně používají v katalýze, elektronice, fotonice a nachází se i v mnoha předmětech běžné denní potřeby. Navíc, vzhledem ke svým plasmonickým vlastnostem, se N ušlechtilých kov· hojně používají ve spektroskopii, kupříkladu při povrchově zesíleném Ramanově rozptylu (SERS). V závislosti na plánovaném použití N lze k jejich přípravě použít více cest. V pří- padě přípravy N v kapalinách (koloid·) lze použít r·zné metody chemické redukce. Tyto metody jsou dobře zavedené postupy, obzvláště ve vodném prostředí. Pro určité aplikace by však byly příhodnější koloidy v jiných rozpouštědlech. Proto je hlavním cílem této práce zhodnotit možnosti přípravy koloid· chemickou redukcí a laserovou ablací ve vodě a organick- ých rozpouštědlech. Dalším cílem je charakterizace připravených částic a zhodnocení jejich potenciálu pro SERS. Zlaté koloidy ve vodě a alkoholech byly připraveny redukcí kyseliny tetracholoro zlatité tetrahydridoboritanem sodným. K přípravě stabilních sol· v alkoholech byl dále nutný pří- davek polyvinylpyrrolidonu (PVP) jako stabilizátoru, protože přímá příprava koloid· chemickou redukcí v alkoholech vedla k jejich kolapsu. Dále...
|
|
|
Plasmonically active electrochemical electrodes based on tungsten disulfide nanotubes decorated with gold nanoparticles
Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
When an electromagnetic wave illuminates metal nanostructure under right circumstances, it can couple to the motion of electrons and thus give rise to so-called LSPR. When these collective oscillations non-radiatively decay, they excite charge carriers that can have, for a short moment of time, highly non-thermal energy distribution. These so-called "hot" electrons and holes can then take part in photochemical applications, e.g. in reactions on photoactive electrodes where hot electrons act as catalysts. Gold nanoparticles seem to be a good candidate for fabrication of such electrodes because they exhibit resonantly enhanced absorption due to plasmon excitation in the visible and near infrared spectral range, which could make the solar energy harvesting more efficient. In this work we present electrohemical experiments that should help to clarify the underlying principles of photochemical reactions involving hot electrons. Our model system consists of indium tin oxide electrodes covered with tungsten disulphide nanotubes that were previously decorated by gold nanoparticles. By comparing the results of chronoamperometric measurements on individual components of this system it was shown that excitation of plasmonic nanoparticles indeed leads to photocurrents and that electrochemical methods can serve as a valuable tool for analysis of photochemical reactions catalyzed by hot electrons.
|
guest ::
