|
|
Quantum Coherence for Light Harvesting
Paleček, David ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Jonas, David M. (oponent) ; Polívka, Tomáš (oponent)
Téměř veškerý život na Zemi závisí na fotosyntéze - biochemickém procesu který ukládá energii ze světla do chemických vazeb. Energie zachycených fotonů je přenášena do reakčního centra sítí tvořenou pigment-proteinovými komplexy. Reakční centrum je zodpovědné za mezi-membránový přenos náboje generující proton-motivní sílu, která pohání všechny navazující biochemické reakce. Femtosekundová podstata primárních procesů fotosyntézy je hlavním důvodem jejich vysoké účinnosti. Na časové škále femtosekund se začínají projevovat kvantové efekty, které jsou detekovány v měřených spektrech jako oscilace signálu v čase. Jedna z hypotéz uvádí, že pozorované oscilace jsou důkazem vlnového přenosu energie. Ke studiu fundamentální podstaty přenosu energie ve světlosběrných systémech (přírodních i umělých) jsou využívány vysoce sofistikované spektroskopické metody. Nejvyspělejší metodou, která umožňuje získat nejkompletnější spektroskopickou informaci v závislosti na čase a energii, je koherentní dvourozměrná elektronická spektroskopie. Tato metoda nám umožnila rozeznat nový fotofyzikální proces, při kterém se během přenosu excitační energie vyexcitovaná koherence přesouvá z excitovaného stavu do stavu základního. Tento proces má většinu charakteristik totožných s čistě elektronovou koherencí. A proto může být snadno...
|
|
|
Porphyrin-based porous frameworks
Hynek, Jan ; Lang, Kamil (vedoucí práce) ; Zimčík, Petr (oponent) ; Dědic, Roman (oponent)
Porézní materiály tvoří rozsáhlou skupinu zahrnující metaloorganické sítě (MOFy), kovalentní organické sítě (COFy) nebo konjugované mikroporézní polymery (CMP). Porézní struktury jsou studovány zejména jako materiály pro uskladnění a separaci plynů, katalyzátory, senzory, materiály pro distribuci léčiv, čištění vody, mikroelektroniku atd. Výsledky prezentované v disertační práci dokládají, že porézní struktury se zabudovanými fotoaktivními molekulami porfyrinů ve struktuře jsou fotosenzitizátory singletového kyslíku, O2(1 g), a mohou být využity pro fotodynamické aplikace, např. pro přípravu antimikrobiálních povrchů nebo organizovaných struktur pro fotodynamickou terapii. Disertační práce představuje komplexní studii fotofyzikálních vlastností porfyrinových CMP a COFů a poprvé ukazuje možnost využití porfyrinových COFů pro fotodynamickou inaktivaci mikroorganismů. Porfyrinové CMP byly připraveny pomocí Suzukiho-Miyaurovy spojovací reakce a porfyrinové COFy byly připraveny pomocí Schiffovy kondenzace. Materiály byly charakterizovány infračervenou spektroskopií a NMR spektroskopií v pevné fázi. Porozita materiálů byla studována měřením adsorpce N2. Porfyrinové CMP jsou mikroporézní s velikostmi pórů od 1.4 do 2.1 nm a specifickými povrchy dosahujícími až 624 m2 g-1 . Naproti tomu porfyrinové COFy...
|
|
|
Methods of Study of Photosensitizer-Photophysics with Application on Thiazolyl-porphyrins
Scholz, Marek ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Hála, Jan (oponent)
Název práce: Metody výzkumu fotofyziky fotosensibilizátorů s aplikací na thiazolyl- porfyriny Autor: Marek Scholz Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Roman Dědic, Ph.D. e-mail vedoucího: Roman.Dedic@mff.cuni.cz Abstrakt: Fotodynamická terapie onkologických a dalších závažných onemocnění je prudce se rozvíjející léčebnou metodou. Principem jejího účinku je generace vy- soce reaktivního singletního kyslíku a volných radikálů přenosem excitační energie z molekul tzv. fotosensibilizátorů, které se selektivně usazují v postižené tkáni a při léčbě jsou excitovány lokálním ozářením příslušné tkáně. Vzniklé reaktivní formy molekul potom způsobí apoptózu nebo nekrózu postižených buněk a tím i likvidaci postižené tkáně. Zásadním článkem ve vývoji fotodynamických metod je příprava účinných a biologicky kompatibilních fotosensibilizačních barviv spolu s jejich následnou podrobnou fotofyzikální charakterizací. Práce se zaměřuje na vysvětlení nejpoužívanějších metod výzkumu fotofyziky fotosensibilizátorů a je- jich aplikaci na nově syntetizovaná fotosensibilizační barviva: thiazolyl-porfyriny. Byly použity metody absorpční a fluorescenční spektroskopie, časově a...
|
|
|
Vliv riboflavinu na produkci a zhášení singletního kyslíku
Moučka, Jan ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Gabriel, Petr (oponent)
RiboĆavin je vitamin B2 a působí jako antioxidant. Pomáhá našemu tělu zvládat oxi- dativní stres sám o sobě nebo také v mnoha buněčných metabolismech. Zkoumáním této problematiky si můžeme vylepšit pohled na antioxidativní procesy v těle a s tím spojené celkové zdraví. RiboĆavin je možným fotosenzibilizátorem singletního kyslíku. Pomocí časově rozlišené detekce luminiscence singletního kyslíku v roztocích riboĆavinu, azidu sodného a roztoků s vyšší koncentrací kyslíku jsem zkoumal vliv těchto látek na dobu života singletního kyslíku a tripletních stavů riboĆavinu. Bylo zjištěno, že riboĆavin foto- senzibilizuje singletní kyslík a jeho zhášení nebylo pozorováno. Ze závislosti dob života na koncentraci azidu sodného a rozpuštěného kyslíku jsem určil příslušné zhášecí konstanty. Částečná záměna normální vody za těžkou vedla k prodloužení doby života singletního kyslíku, což umožnilo identiĄkovat, která z dob života přísluší kyslíku a která riboĆavinu. 1
|
|
|
Fotogenerace singletního kyslíku verteporfinem
Laubrová, Veronika ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Mojzeš, Peter (oponent)
Fotodynamická terapie je metoda, pomocí které lze léčit řadu onemocnění, např. onkologická onemocnění. Základem této metody je likvidace nemocné tkáně singletním kyslíkem získaným přenosem energie z fotosenzibilizátorů, mezi něž patří i verteporfin. Experimentální část této práce zkoumá absorpční a fluorescenční spektra verteporfinu pro různé koncentrace. Dále byly z kinetik luminiscence singletního kyslíku pro různé koncentrace získány doby života singletního kyslíku a tripletů verteporfinu a jejich závislost na koncentraci vzorku. Ze závislosti dob života singletního kyslíku na koncentraci verteporfinu byla určena zhášecí konstanta. Ze srovnání měření ve vzorku v rovnováze se vzduchem a s čistým kyslíkem byla určena zhášecí konstanta tripletů verteporfinu rozpuštěným kyslíkem.
|
|
|
Porphyrin-based porous frameworks
Hynek, Jan ; Lang, Kamil (vedoucí práce) ; Zimčík, Petr (oponent) ; Dědic, Roman (oponent)
Porézní materiály tvoří rozsáhlou skupinu zahrnující metaloorganické sítě (MOFy), kovalentní organické sítě (COFy) nebo konjugované mikroporézní polymery (CMP). Porézní struktury jsou studovány zejména jako materiály pro uskladnění a separaci plynů, katalyzátory, senzory, materiály pro distribuci léčiv, čištění vody, mikroelektroniku atd. Výsledky prezentované v disertační práci dokládají, že porézní struktury se zabudovanými fotoaktivními molekulami porfyrinů ve struktuře jsou fotosenzitizátory singletového kyslíku, O2(1 g), a mohou být využity pro fotodynamické aplikace, např. pro přípravu antimikrobiálních povrchů nebo organizovaných struktur pro fotodynamickou terapii. Disertační práce představuje komplexní studii fotofyzikálních vlastností porfyrinových CMP a COFů a poprvé ukazuje možnost využití porfyrinových COFů pro fotodynamickou inaktivaci mikroorganismů. Porfyrinové CMP byly připraveny pomocí Suzukiho-Miyaurovy spojovací reakce a porfyrinové COFy byly připraveny pomocí Schiffovy kondenzace. Materiály byly charakterizovány infračervenou spektroskopií a NMR spektroskopií v pevné fázi. Porozita materiálů byla studována měřením adsorpce N2. Porfyrinové CMP jsou mikroporézní s velikostmi pórů od 1.4 do 2.1 nm a specifickými povrchy dosahujícími až 624 m2 g-1 . Naproti tomu porfyrinové COFy...
|
|
|
Functionalized Polystyrene Nanomaterials for Biomedicinal Applications
Dolanský, Jiří ; Mosinger, Jiří (vedoucí práce) ; Dědic, Roman (oponent) ; Zimčík, Petr (oponent)
V současné době se významně zvyšuje riziko bakteriálních infekcí způsobených bakteriálními kmeny, které jsou rezistentní vůči antibiotikům. Proto je nesmírně důležité zkoumat způsoby, jež mohou tento problém překonat. Předložená práce se zabývá přípravou, charakterizací a analýzou antibakteriálních vlastností polystyrenových nanomateriálů (nanovlákenných membrán a nanočástic) modifikovaných sloučeninami, které jsou schopny vysoce účinně inhibovat růst bakterií, ať už přímo (polyethylenimin) nebo fotoaktivací viditelným zářením (NO-fotodonory, fotosensitizery) a následnou produkcí vysoce reaktivních anorganických baktericidních částic, oxidu dusnatého (NO) a singletového kyslíku (O2(1 g)). Všechny připravené materiály byly plně charakterizovány několika na sobě nezávislými metodami. Koncentrace produkovaného NO a O2(1 g) byly studovány amperometrickými a časově rozlišenými spektroskopickými technikami a sérií chemických analytických metod. Vzhledem k přítomnosti baktericidních sloučenin a účinné fotogeneraci NO a O2(1 g) za fyziologických podmínek vykazují všechny materiály vysoký antibakteriální účinek testovaný na Gram-negativním bakteriální kmeni Escherichia coli. V práci uvedené funkcionalizované polymerní nanomateriály mohou být potenciálně zajímavé pro lékařské, biologické či ekologické...
|
|
|
Fotoaktivní polystyrenové nanomateriály produkující singletový kyslík
Henke, Petr ; Mosinger, Jiří (vedoucí práce) ; Dědic, Roman (oponent) ; Kolářová, Hana (oponent)
Rostoucí výskyt multirezistentních kmen bakterií zp sobuje poptávku po alternativ k antibiotické lé b a obecn ji po antimikrobiálních materiálech jako sou ásti prevence. V pop edí zájmu je fotodynamická inaktivace bakterií a dalších patogen zp sobená fotogenerovaným singletovým kyslíkem. Tato práce je zam ena na oblast fotoaktivních polymerních nanovlákenných membrán a nano ástic generujících singletový kyslík vhodných pro aplikace v medicín . Byly p ipraveny r zné typy modifikovaných fotoaktivních polystyrenových nanovlákenných membrán s enkapsulovaným nebo extern vázaným porfyrinovými fotosensitizery. Tyto materiály efektivn produkují vysoce reaktivní, cytotoxický singletový kyslík, schopný omezené difúze do vn jšího prost edí. Výsledky našeho výzkumu demonstrují zásadní roli smá ivosti tohoto typu materiál s krátkou difuzní dráhou vznikajícího singletového kyslíku, objas ují vliv teploty a poukazují na jejich možné využití jakožto multifunk ních materiál . Díky jejich antimikrobiálním vlastnostem jsou tyto materiály vhodnou alternativou k lokálnímu využití antibiotik a antiseptik. Díky dobré prodyšnosti a krátké difuzní dráze singletového kyslíku se dají o ekávat dobré výsledky v in vivo testech. Z t chto nanovlákenných materiál byly také p ipraveny fotoaktivní, extrémn stabilní polystyrenové...
|
|
|
Quantum Coherence for Light Harvesting
Paleček, David ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Jonas, David M. (oponent) ; Polívka, Tomáš (oponent)
Téměř veškerý život na Zemi závisí na fotosyntéze - biochemickém procesu který ukládá energii ze světla do chemických vazeb. Energie zachycených fotonů je přenášena do reakčního centra sítí tvořenou pigment-proteinovými komplexy. Reakční centrum je zodpovědné za mezi-membránový přenos náboje generující proton-motivní sílu, která pohání všechny navazující biochemické reakce. Femtosekundová podstata primárních procesů fotosyntézy je hlavním důvodem jejich vysoké účinnosti. Na časové škále femtosekund se začínají projevovat kvantové efekty, které jsou detekovány v měřených spektrech jako oscilace signálu v čase. Jedna z hypotéz uvádí, že pozorované oscilace jsou důkazem vlnového přenosu energie. Ke studiu fundamentální podstaty přenosu energie ve světlosběrných systémech (přírodních i umělých) jsou využívány vysoce sofistikované spektroskopické metody. Nejvyspělejší metodou, která umožňuje získat nejkompletnější spektroskopickou informaci v závislosti na čase a energii, je koherentní dvourozměrná elektronická spektroskopie. Tato metoda nám umožnila rozeznat nový fotofyzikální proces, při kterém se během přenosu excitační energie vyexcitovaná koherence přesouvá z excitovaného stavu do stavu základního. Tento proces má většinu charakteristik totožných s čistě elektronovou koherencí. A proto může být snadno...
|
|
|
Spectroscopic Study of Singlet Oxygen in Cells and Model Systems
Scholz, Marek ; Dědic, Roman (vedoucí práce) ; Heřman, Petr (oponent) ; Kubát, Pavel (oponent)
Název: Spektroskopické studium singletního kyslíku v buňkách a modelových systémech Autor: Marek Scholz Pracoviště: Katedra chemické fyziky a optiky Školitel: doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D., KChFO Abstrakt: Singletní kyslík (1O2), první excitovaný stav molekulárního kyslíku, hraje významnou roli v přírodních i technologických procesech. Práce se zaměřuje na vývoj nových metod detekce 1O2 v buňkách a biologických vzorcích. Byly využity dva hlavní přístupy: Přímá detekce velmi slabé infračervené fosforescence 1O2 a detekce singletním kyslíkem indukované zpožděné fluorescence (SOFDF), což je luminiscence fotosensitizéru vybuzená přenosem energie z 1O2. První část práce představuje zá- kladní koncepty fotofyziky a fotochemie 1O2: vznik, deaktivaci, aplikace a přehled detekčních metod. Druhá část pojednává o experimentálních výsledcích. Mikrospek- troskopická detekce fosforescence 1O2 nám umožnila získat snímky 1O2 a blízká in- fračervená spektra z jednotlivých buněk inkubovaných s fotosensitizéry. Přímá detekce však trpí velmi nízkými kvantovými výtěžky fosforescence. Je ukázáno, že detekce založená na SOFDF může překonat tento problém a stát se slibnou alternativní me- todou pro studium 1O2 a excitovaných...
|
host ::
RSS.