|
| |
|
| |
|
|
An appropriate method for assessing hydrogel pore sizes by cryo-sem
Adámková, Kateřina ; Trudicová, M. ; Hrubanová, Kamila ; Sedláček, P. ; Krzyžánek, Vladislav
The aim of our work was to examine and describe ultrastructure of the agarose hydrogel and any possible structural concentration dependencies, and to assess the distribution and size of pores of agarose hydrogel in dependence on its concentration. Four concentrations were prepared (0.5 %, 1.0 %, 2.0 % and 4.0 % of dry weight content) and cryo-SEM and turbidimetry methods were executed on wet (original) samples in order to image the ultrastructure and measure the pore sizes within. \nReasonable results were obtained for the wet samples as they were closer to their native state they are usually used for applications in. Cryo-SEM and turbidimetry provided comparable results of pore diameters and allowed to compare pore diameters dependant on the concentrations, moreover, it showed more detailed and realistic structure.
|
|
|
Determination of thickness refinement using STEM detector segments
Skoupý, Radim ; Krzyžánek, Vladislav
Quantitative STEM imaging together with Monte Carlo simulations of electron scattering in solids can bring interesting results about properties of many thin samples. It is possible to determine thickness of a sample, to calculate mass of particles and measure mass per length/area. Appropriate calibration is one of the crucial parts of the method. Even a small error or inaccuracy in detector response to electron beam either blanked or full brings significant error into thickness determination. This problem can be overcome by parallel STEM imaging in more segments of the detector. Comparing more segments gives a possibility to use a signal from different segments for different thicknesses of a sample. Accuracy of individual parts of the detector depends on the captured signal quantity. It is desirable to use such a STEM detector segment that provides the greatest signal change to a unit of thickness. To demonstrate the usage, we used a sample of Latex nanospheres placed on thin carbon lacey film, diameter of the nanospheres was around 600 nm in order to compare the results from different detector segments. Thanks to the known thickness of the sample (calculated from its geometrical shape), it is possible to estimate the optimal acquisition settings and post processing steps with the known and the true state of the sample.
|
|
|
Quantitative Imaging in Scanning Electron Microscope
Skoupý, Radim ; Buršík, Jiří (referee) ; Shimoni, Eyal (referee) ; Krzyžánek, Vladislav (advisor)
Tato práce se zabývá možnostmi kvantitativního zobrazování ve skenovacím (transmisním) elektronovém mikroskopu (S|T|EM) společně s jejich korelativní aplikací. Práce začíná popisem metody kvantitativního STEM (qSTEM), kde lze stanovenou lokální tloušťku vzorku dát do spojitosti s ozářenou dávkou, a vytvořit tak studii úbytku hmoty. Tato metoda byla použita při studiu ultratenkých řezů zalévací epoxidové pryskyřice za různých podmínek (stáří, teplota, kontrastování, čištění pomocí plazmy, pokrytí uhlíkem, proud ve svazku). V rámci této části jsou diskutovány a demonstrovány možnosti kalibračního procesu detektoru, nezbytné pozadí Monte Carlo simulací elektronového rozptylu a dosažitelná přesnost metody. Metoda je pak rozšířena pro použití detektoru zpětně odražených elektronů (BSE), kde byla postulována, vyvinuta a testována nová kalibrační technika založená na odrazu primárního svazku na elektronovém zrcadle. Testovací vzorky byly různě tenké vrstvy v tloušťkách mezi 1 až 25 nm. Použití detektoru BSE přináší možnost měřit tloušťku nejen elektronově průhledných vzorků jako v případě qSTEM, ale také tenkých vrstev na substrátech - qBSE. Obě výše uvedené metody (qSTEM a qBSE) jsou založeny na intenzitě zaznamenaného obrazu, a to přináší komplikaci, protože vyžadují správnou kalibraci detektoru, kde jen malý posun úrovně základního signálu způsobí významnou změnu výsledků. Tato nedostatečnost byla překonána v případě qSTEM použitím nejpravděpodobnějšího úhlu rozptylu (zachyceného pixelovaným STEM detektorem), namísto integrální intenzity obrazu zachycené prstencovým segmentem detektoru STEM. Výhodou této metody je její použitelnost i na data, která nebyla předem zamýšlena pro využití qSTEM, protože pro aplikaci metody nejsou potřeba žádné zvláštní předchozí kroky. Nevýhodou je omezený rozsah detekovatelných tlouštěk vzorku způsobený absencí píku v závislosti signálu na úhlu rozptylu. Obecně platí, že oblast s malou tloušťkou je neměřitelná stejně tak jako tloušťka příliš silná (použitelný rozsah je pro latex 185 - 1 000 nm; rozsah je daný geometrií detekce a velikostí pixelů). Navíc jsou v práci prezentovány korelativní aplikace konvenčních a komerčně dostupných kvantitativních technik katodoluminiscence (CL) a rentgenové energiově disperzní spektroskopie (EDX) spolu s vysokorozlišovacími obrazy vytvořenými pomocí sekundárních a prošlých elektronů.
|
|
|
Scanning Electron Microscopy and its Applications for Sensitive Samples
Hrubanová, Kamila ; Nováček, Jiří (referee) ; Schröfel,, Adam (referee) ; Krzyžánek, Vladislav (advisor)
Předložená dizertační práce s názvem “Rastrovací elektronová mikroskopie a její aplikace pro senzitivní vzorky” pojednává o problematice rastrovací elektronové mikroskopie v kontextu instrumentálního a metodologického vývoje vedoucího k inovativnímu řešení, které je dobře aplikovatelné zejména v mikrobiologickém výzkumu. Součástí práce je rozprava o historii a současném stavu elektronové mikroskopie (EM) jakožto vědecké zobrazovací a analytické techniky, tato část se nachází v úvodních kapitolách. Nepopiratelný přínos EM v biologických a lékařských oborech je dokazován mnoha citovanými vědeckými publikacemi. Předložená dizertační práce přináší novinky z oblasti přípravy preparátů a kryogenní rastrovací elektronové mikroskopie (cryo-SEM) vyvinuté na pracovišti Ústavu přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. v Brně. Jedná se především o návrhy a výrobu speciálních držáků vzorků a vývoj nových metodik v oblasti přípravy mikrobiologických preparátů vedoucích k nalezení optimálních parametrů jednotlivých procesů. V experimentální části se nachází ověření metodologických postupů při studiu hydratovaných a na elektronový svazek senzitivních preparátů. Následné srovnání různých přístupů na definovaném biologickém systému z oblasti mikrobiologie přispívá k rozšíření interpretace doposud známých výsledků. Mezi zkoumanými mikrobiologickými kmeny byly biofilm-pozitivní bakterie Staphylococcus epidermidis a kvasinky jako Candida albicans a Candida parapsilosis, jež jsou považovány za klinicky významné, protože se podílejí na vzniku závažných infekcí zejména u imunokompromitovaných pacientů. Dále byl studován vliv růstu biofilmu bakterie Bacillus subtilis na biodeteriorizaci a biodegradaci poly--kaprolaktonových fólií. Vývoj v oblasti cryo-SEM byl aplikován ve výzkumu mikrobů s biotechnologickým potenciálem, jako jsou např. Cupriavidus necator a Sporobolomyces shibatanus.
|
|
| |
|
|
Thickness determination of a cathodoluminescence active nanoparticles by means of Quantitative STEM imaging
Skoupý, Radim ; Krzyžánek, Vladislav
Labeling of specimens by nanoscale probes is common approach of complex biological\nsystems exploration. Namely gold nanoparticles immuno-staining is well established method\nin electron microscopy. However, if more than two label sizes are used, the differentiation of\nindividual nanoparticles becomes difficult.\nThis can be overcome by cathodoluminescence (CL) active particles – nanophosphors where\nlabels recognition is done by wavelength of emitted light. This gives a great opportunity to\nuse advanced multi probe labeling within one sample.\nThere is a huge variety of nanophosphors: green fluorescent protein, quantum dots, ZnO\nnanoparticles, organic molecules, rare earth-doped nanophosphors etc. Therefore, in order\nto choose best type of nanophosphors for a given task, it is important to measure particles\nsize/thickness, as the CL intensity is proportional to the probe volume.
|
|
|
Structure investigation of hydrogels using a cryo-SEM
Adámková, Kateřina ; Hrubanová, Kamila ; Samek, Ota ; Trudičová, M. ; Sedláček, P. ; Krzyžánek, Vladislav
Hydrogels can be characterized as elastic hydrophilic polymer chains connected in network\nwhich are able to swell notably when exposed to aqueous media by absorbing considerable\namounts of water. Besides being a constituent of living organisms, nowadays, there are\nvarious fields hydrated polymers (e.g. polyvinyl alcohol, collagen, and starch) can be utilized\n– in both biological and non-biological form. Classic examples of such applications are\nhuman health and cosmetics (contact lenses, wound healing dressings and artificial\nreplacement tissues – skin, arterial grafts, cornea and spinal disc replacement), pharmacy\n(drug delivery systems), bioengineering, food industry, agriculture etc. Also, hydrogels\ncan reversibly change their shape when being exposed to a temperature change.
|
|
|
Complex structural characterization of hydrogels based on semi interpenetrating biopolymer networks.
Trudičová, Monika ; Krzyžánek, Vladislav (referee) ; Sedláček, Petr (advisor)
The content of this diploma thesis was testing the applicability of available structural analysis techniques on a appropriate model hydrogel system. The main aim was to evaluate the advantages and disadvantages of selected structural analysis techniques and the influence of the composition change of the hydrogel system on its internal structure. Semi-interpenetrated hydrogels based on agarose of different concentration were chosen as model system, this type of material was chosen for simple and repeatable preparation and also for its application potential. Electron microscopy (SEM, cryoSEM), mercury porosimetry and turbidimetry were chosen as structural analysis techniques. Experimental results could be used to improve knowledge about the influence of hydrogel composition on its structure and the comparison of chosen techniques will be used for the choice of appropriate structural analysis in the future, which will be applicable to other hydrogel systems as well.
|
guest ::
