|
|
Mikroelektrodová pole pro bioelektroniku
Bráblíková, Aneta ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Organické elektronické biosenzory jsou vyvíjené jako vhodná zařízení, která dokážou přeměnit elektrochemické procesy uvnitř buněčné membrány na elektronický signál a umožňují sledovat aktivitu excitabilních buněk a tkání jak in vitro, tak in vivo a představují tak hodnotné doplnění k současným metodám monitorování buněčné aktivity. V rámci této práce se soustředíme na výrobu elektrofyziologických snímačů na bázi organických polovodičů tištěné metodou materiálového tisku. Aktivní součástí zařízení jsou mikroelektrodová pole (MEA), která jsou schopna nejen sledovat buněčnou aktivitu, ale rovněž dokážou buňky stimulovat elektrickými pulzy. Navržená platforma bude určená k testování cytotoxicity potenciálních léčiv, zejména na srdečních buňkách (kardiomyocytech). Experimentální část se zabývá konkrétními výrobními postupy platforem, které byly připravované v laboratoři s důrazem kladeným na biokompatibilitu a vodivost zařízení.
|
|
|
Studium elektrických vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin
Blahut, Jan ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na přípravu organických elektrochemických tranzistorů a následnou charakterizaci elektrických vlastností takovýchto systémů. Pro přípravu byly využity dva typy elektrodových systémů – skleněné substráty s napařeným oxidem india a cínu a substráty z polymléčné kyseliny s příměsí uhlíkových sazí. Pro tvorbu PEDOTového kanálu byly otestovány tři metody. Materiálový tisk, rotační nanášení vrstev a manuální nanášení. Z měření vyplynulo, že napětí přikládané na řídící elektrodu nemá vliv na spínání tranzistoru. Hlavní roli zde hraje velikost a polarita proudu procházejícího zdrojovou a odtokovou elektrodou.
|
|
|
Optimalizace tiskových metod přípravy organických polovodivých vrstev
Ehlich, Jiří ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Elektrofyziologické biosenzory umožňují moderním způsobem sledovat elektrické aktivity biologických struktur jak in-vitro, tak in-vivo a představují cenné doplnění k současným metodám pozorování buněčné aktivity. V rámci této práce se soustředíme na výrobu a optimalizaci procesů materiálového tisku organických elektrochemických tranzistorů (OECT) na bázi polovodivého polymeru PEDOT:PSS jakožto biosenzorů schopných převodu elektrochemických procesů uvnitř buněčné membrány na elektrický signál. Připravené senzory budou určeny k testování cytotoxicity chemických látek a potenciálních léčiv na srdečních buňkách (kardiomyocytech). Hlavní benefity OECT tkví v jejich zvýšené citlivosti díky schopnosti lokálně zesilovat signál, lepšímu poměru signál šum a skvělé biokompatibilitě. Jejich výroba je jednoduchá a levná díky nenáročné výrobní technologii a materiálům zpracovatelným za pokojových teplot.
|
|
|
Novel organic materials for bioelectronic applications
Tumová, Šárka ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Humpolíček,, Petr (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This thesis is dedicated to material research focused on the field of organic bioelectronics. It aims to characterize and optimize novel materials for the future generation of bioelectronic transistor devices. Such devices are introduced first. Materials that are often used as their active layer and the challenges they bring and which this thesis addresses are mentioned. The attention is focused mainly on PEDOT:PSS, which is one of the most studied and most promising materials for bioelectronics. But despite all its advantageous properties, this material exhibits insufficient biocompatibility. This thesis discusses the possibilities of how to overcome such a drawback and shows approaches that have already been used for this. The specific PEDOT:PSS material modifications are then designed and implemented in the experimental part, aiming to provide a novel material suitable for bioelectronic applications that would represent an improved substitute for PEDOT:PSS, especially with regard to its biocompatibility. First, the modification of the PEDOT:PSS surface with the RGD peptide is shown, targeting the optimization of interactions of material with living cells. The immobilization of the peptide to the polymer surface was achieved using a photochemical approach and the sulfo-SANPAH molecule. The efficiency of such surface modification was studied using several methods, and its effect on the biocompatibility of the material was investigated by an MTT test. The experimental part further deals with the characterization and optimization of PEDOT:DBSA. To enhance its long-term stability, the cross-link using cross-linker DVS and GOPS was studied. The process involving molecule GOPS was investigated in detail, determining the optimal amount of such a dopant to obtain the stable PEDOT:DBSA thin film, its impact on the electrical properties of the resultant material, the effect of temperature on GOPS activity and the mechanism of cross-link. The electrical properties of studied materials were subsequently optimized using sulphuric acid post-treatment. The long-term stability of prepared films in an aqueous environment was examined by a delamination test, their biocompatibility was studied using the MTT test, and their electrical properties were investigated by the four-point probe method. To reveal the potential of proposed thin films for bioelectronic transistor applications, they were used as active layers of model devices and their performance was observed. The last chapter of the experimental part is devoted to the preparation of a conductive PEDOT:PSS hydrogel using DBSA molecule. The aim of this work was to prepare stable, easy-to-handle structures and to design a platform for their reliable electrical characterization. The rheology measurement was used to determine the optimal amount of DBSA leading to the formation of desired structure and to investigate the dependence of the mechanical properties of the hydrogel on its composition. Afterwards, the optimization of the platform for electrical measurement was conducted. The suitability of the interdigitated electrode system was studied together with the optimal electrode material. The platform was modified to prevent extensive evaporation of the dispersion medium from the hydrogel and to achieve system equilibrium. The appropriateness of the proposed platform was tested by long-term measurement of the I-V characteristics of the studied hydrogel.
|
|
|
Vývoj senzorické platformy pro studium fyziologických funkcí buněk
Marková, Aneta ; Víteček, Jan (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Cílem práce bylo vyvinout senzorickou platformu na bázi organického elektrochemického tranzistoru (OECT). Hlavní pozornost byla soustředěna na přípravu vhodného elektrodového systému a na optimalizaci vlastností vrstvy organického polovodiče. Jako podložky byly zvoleny komerční skleněné substráty s integrovanými elektrodami z oxidu india a cínu. Tenké vrstvy byly připravovány rotačním litím z organického polovodiče poly(3,4-ethylendioxythiofenu):poly(styrensulfonátu) (PEDOT:PSS). Studovány byly čtyři vybrané formulace tiskových inkoustů. Byly připraveny tenké vrstvy o různé tloušťce, u nichž byl sledován vliv tloušťky vrstvy a poměru šířky a délky vodivého kanálu na transkonduktanci. Byla řešena degradace elektrodového systému pomocí galvanického pokovování zlatem. Pozornost byla také věnována modifikacím materiálu PEDOT:PSS. Bylo zjištěno, že optimální tloušťka vrstvy pro použití v senzorech je přibližně 150 nm. Snížením sériového odporu pomocí stříbrné pasty byla pro vzorek Ink 2 zjištěna transkonduktance 23 mS, pro vzorek Ink 3 pak byla transkonduktance 44 mS. Senzorické platformy vykazující tyto hodnoty jsou již použitelné pro detekci fyziologických funkcí elektrogenních buněk, např. kardiomyocytů.
|
|
|
Studium elektrických a dielektrických vlastností iontových kapalin
Maráčková, Lucie ; Nešpůrek, Stanislav (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na studium elektrických a dielektrických vlastností iontových kapalin ve formě roztoků a tenkých vrstev. Z volt-ampérových charakteristik bylo určeno průrazné napětí v roztoku. Byly také měřeny frekvenční závislosti, které byly použity pro výpočet hodnot paralelní vodivosti a kapacity iontových kapalin. Bylo zjištěno, že roztoky obsahují model s jednou paralelní kombinací vodivosti a kapacity. Tenké vrstvy byly vytvořeny smícháním PEDOT:PSS se dvěma iontovými kapalinami, 1-butyl-3- methylimidazolium trifluoromethansulfonát a 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborát. Jak je patrné z volt-ampérových charakteristik, tyto tenké vrstvy vytvořily elektrochemický článek. Frekvenční závislosti jsou mnohem komplexnější, model obsahoval 2 resp. 3 paralelních vodivosti a kapacity, které byly ovlivněny vlastnostmi PEDOT:PSS a vlastnostmi iontových kapalin.
|
|
|
Studium možností zvýšení biokompatibility povrchů organických polovodičů
Malečková, Romana ; Šafaříková, Eva (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá možností zvýšení biokompatibility organického polovodivého polymeru PEDOT:PSS pomocí RGD peptidu pro konstrukci biosenzorů. Připraveny a porovnávány byly vzorky, kde byl RGD peptid navázán přímo, a také vzorky s peptidem navázaným přes molekulu síťovacího činidla sulfo-SANPAH. Zda se RGD peptid na substrát navázal bylo zjišťováno metodou měření kontaktního úhlu kapalin s následným výpočtem povrchové energie. Výsledky byly dále ověřeny pomocí elementární analýzy, infračervené spektrometrie a Ramanovy spektroskopie.
|
|
|
Printed Biosensor Based on Organic Electrochemical Transistor
Omasta, Lukáš ; Mikula, Milan (oponent) ; Boušek, Jaroslav (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Organic electronic devices arise as a suitable solution for bioelectronics sensor development, due to the good biocompatibility of organic semiconductors. So-called biosensors can convert electrochemical processes into an electronic signal. A matrix of such biosensors can simultaneously scan a number of biological samples or tissues of the living systems. The active part of the device is an Organic Electrochemical Transistor (OECT). In this work, the theoretical background on such device and its characterization, application in cell-based biosensors, methods of fabrication together with the current state of the art in the field of organic electronics are discussed. The experimental part contains specific manufacturing procedures of OECT devices development employed. The main emphasis is given on the ability of produced devices to detect response and monitor the stimulation of electrogenic cells. To this end, microplate patterns with a multielectrode array of OECTs based on the semiconductive polymer PEDOT:PSS was developed and fabricated using conventional printing methods (inkjet printing and screen printing). Standard lithographic procedures were also employed. The latest devices with the highest achieved signal amplification of g = 2.5 mS and the time constant of t = 0.15 s were produced. These are comparable or even better than some state of the art fully lithographically prepared ones.
|
|
|
Optimalizace tisku organických elektronických struktur pro bioelektroniku
Bráblíková, Aneta ; Hrabal, Michal (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Předložená práce se zabývá optimalizací tisku elektronických organických struktur pro bioelektroniku. Hlavním cílem této bakalářské práce bylo provedení série pokusů navržených za účelem optimalizace polovodivých struktur PEDOT:PSS (polovodivý polymer) a dále také popis procesu technologie sítotisku, který byl využit při přípravě organických elektrochemických tranzistorů pro biosenzoriku. V teoretické části je vypracovaná rešerše zaměřená na aplikace bioelektroniky, dále jsou v teoretické části popsány tiskové technologie a vodivé inkousty vhodné pro přípravu OECTs (organic electrochemical tranzistors), včetně reologických vlastností polymerních materiálů. Hlavními aspekty pokusů, jejichž vliv byl studován, byly teplota, míchání a příměs DMSO (dimethylsulfoxid) do tiskové pasty, kde sledovanými parametry výsledného materiálu byly základní viskoelastické charakteristiky. V závěru práce byla úspěšně navržena série tranzistorů pro monitorování buněčných kultur.
|
|
|
Elektronické vlastnosti biosenzorů
Netočný, Martin ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
V úvodní části se pojednává o organických tenkovrstvých tranzistorech a jejich možném využití jako chemických a biologických senzorů. Střední část pojednává o elektrických vlastnostech zařízení OECT v přechodném ději a ustáleném stavu a potenciálním využití OECT zařízení pro sledování buněk. Závěrečná experimentální část se zabývá vlivem teploty, stárnutí, prostředí elektrolytu a geometrie na funkci OECT zařízení.
|
host ::
RSS.