|
|
Fluorescent Nanoprobes Emitting in Near-Infrared Region for Biomedical Applications
Kvaková, Klaudia ; Cígler, Petr (advisor) ; Bogdanowicz, Robert (referee) ; Poláková, Kateřina (referee)
The primary focus of this thesis is to conduct an in-depth investigation into the capabilities of near-infrared photoluminescent (PL) nanoprobes and their application in biomedicine. Specifically, this research explores the potential of fluorescent nanodiamonds (FNDs) and gold nanoclusters (AuNCs). First, the thesis examined the potential of FNDs for in vivo visualization of mice sentinel lymph nodes (SLNs). The study observed that FNDs modified with mannose exhibited greater uptake by macrophages and improved retention within SLNs compared to non- mannosylated FNDs. In addition, FNDs possess a remarkable capacity to accurately measure cellular temperature as was demonstrated by local temperature variation measurements associated to hippocampal neurons firing. Furthermore, the study explored the potential of AuNCs as viable tools for cellular imaging. A simple synthetic approach was developed to create AuNCs with enhanced stability, ligand-based PL enhancement, and prolonged fluorescence lifetime. The thesis also describes the reversible photo- and thermal-induced effects on the PL properties of the synthesized AuNCs. Additionally, the enhancement of AuNCs' PL through their combination with plasmonic nanostructures, specifically gold nanorods, was described. Lastly, a successful visualization of the...
|
|
|
In vivo application of holographic endoscopy
Tučková, Tereza ; Brzobohatý,, Oto (referee) ; Bouchal, Petr (referee) ; Uhlířová, Hana (advisor)
Pokrok v porozumění komplexním mozkovým funkcím závisí na schopnosti opticky dosáhnout jakékoli vybrané struktury a oblasti živého mozku se subbuněčným rozlišením při minimálním poškození tkáně. Zpřístupňování hlubších oblastí tkání rozptylujících světlo je v současnosti umožněno zejména vývojem optických endoskopických sond, například mikroendoskopy s gradientními čočkami (GRIN) a svazky optických vláken. Pokrok v metodách holografické modulace světla dosažený v poslední době přinesl jako další nadějný směr pro zobrazování s vysokým rozlišením hluboko ve tkáních použití vícevidových optických vláken (MMF) jako zobrazovacích prvků. Ve srovnání s endoskopy založenými na GRIN čočkách a svazcích optických vláken poskytují MMF nejvyšší poměr rozlišení obrazu ku tloušťce sondy a způsobují minimální poškození tkáně. Úvodní část práce poskytuje přehled o nejmodernějších technologiích hloubkového zobrazování mozku in vivo, vícevidové vláknové endoskopii a jejích principech s cílem představit související technologii. Hlavním technologickým zaměřením práce je použití digitálního mikrozrcátkového zařízení (DMD) k modulaci světla, šířící se MMF sondou. To umožňuje rychlé rastrování fluorescenčního vzorku v zobrazovací rovině za distální hranou vlákna. Byla sestrojena optická sestava využívající tohoto principu, bylo dosaženo vysoké stability a byly pečlivě vyhodnoceny zobrazovací vlastnosti. Ty byly demonstrovány na 2D a 3D fluorescenčních fantomových vzorcích. Dále jsme vyvinuli metodu zpracování obrazu, zlepšující jeho kvalitu a umožňující dosáhnout plného potenciálu difrakčně omezeného rozlišení. Použití algoritmů využívajících regularizované iterativní inverze, případně regularizované přímé pseudoinverze, zvyšuje kontrast a rozlišení obrazu. Další cestou k ex vivo a in vivo zobrazování bylo použití geneticky modifikované myši. Identifikovali jsme vhodné myší modely a ex vivo zobrazování mozku ukázalo, že snímky trpí silným fluorescenčním signálem pozadí z oblastí mimo ohniskovou rovinu. Proto se další práce zaměřila na vývoj technologie útlumu světla založené na konfokálním principu. Byla sestrojena optická sestava pro konfokální filtraci "dírkovou clonkou" s použitím speciální sondy složené z MMF s odstupňovaným indexem lomu spojeného s MMF se skokovým indexem, a druhého DMD. Během zobrazování byl fluorescenční signál shromážděný GRIN-SI-MMF sondou filtrován ve vzdáleném poli sondy, kde se pro každý skenovací ohniskový bod vytváří prstenec. Prstencovitý signál se pak oddělí pomocí masky na DMD2, čímž se také oddělí signál pocházející z ohniska od signálu vznikajícího mimo ohnisko. Na experimentech s použitím fantomového vzorku fluorescenčních mikrokuliček i fixované mozkové tkáně bylo prokázáno, že toto konfokální filtrování vede k zeslabení signálu pozadí, tedy signálu z mimoohniskových rovin, čímž se zvyšuje kontrast a rozlišení snímků. Tento princip konfokální filtrace v holografickém endoskopu byl rovněž demonstrován pomocí nové MMF sondy s bočním zobrazováním. Práce ukazuje jen kousek skládačky dlouhodobého komplexní vývoje optimálního nástroje pro hloubkové tkáňové zobrazování s vysokým rozlišením. Holografický endoskop využívající MMF byl zdokonalen tak, že může sloužit k rutinnímu několikahodinovému zobrazování biologických tkání s možností útlumu světla pocházejícího mimo ohniskovou rovinu. Endoskop byl testován při zobrazování fantomových vzorků i fixovaných plátků myšího mozku a in vivo cév až do hloubky 5 mm.
|
|
|
Nanomaterials as a platform for the doxorubicin transport - Fluorescence imaging
Blažková, Iva
Doxorubicin (DOX) is an important anthracycline antineoplastic drug used to treat a variety of cancers. As well as other antineoplastic agents, DOX has negative side effects; the most serious one is cardiotoxicity. Conjugation of DOX with nanomaterials could help to reduce its adverse effects. The presented thesis entitled ,,Nanomaterials as a platform for the DOX transport -- Fluorescence imaging" is primarily focused on the study of DOX interaction with biomolecules such as amino acids and albumin. The interaction was analysed by fluorescence spectrometry and by other analytical methods and significant interaction with amino acids as well as with protein albumin was detected. Next work was focused on the utilization of nanoparticles in DOX transport. DOX was conjugated with fullerenes or encapsulated in liposomes and properties of these nanoconstructs, in vitro and in vivo, were analysed. Both of these nanomaterials seemed to be good nanotransporters for DOX targeted delivery.
|
guest ::
