Využití zpožděné luminiscence pro monitorování singletního kyslíku
| Thesis title in Czech: | Využití zpožděné luminiscence pro monitorování singletního kyslíku |
|---|---|
| Thesis title in English: | Delayed fluorescence for singlet oxygen monitoring |
| Key words: | zpožděná fluorescence, singletní kyslík, luminiscenční mikroskopie |
| English key words: | delayed fluorescence, singlet oxygen, luminescence microscopy |
| Academic year of topic announcement: | 2019/2020 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D. |
| Author: |
| Guidelines |
| 1. seznámení se s fotodynamickou terapií a rolí singletního kyslíku v biologických systémech
2. seznámení se s mechanismy vzniku zpožděné fluorescence 3. zvládnutí techniky časově rozlišené fluorescenční mikrospektroskopie 4. studium zpožděné fluorescence vybraných fotosensibilizátorů používaných ve fotodynamické terapii v roztocích, modelových systémech a buněčných kulturách in vitro za různých podmínek |
| References |
| [1] Mondal, P. P. & Diaspro, A. Fundamentals of Fluorescence Microscopy: Exploring Life with Light Springer, 2014
[2] Wu, Q.; Merchant, F. A. & Castleman, K. R. Microscope Image Processing Academic Press, 2008 [3] Nonell, S. & Flors, C. Singlet Oxygen: Applications in Biosciences and Nanosciences, Royal Society of Chemistry, 2016. [4] Scholz M. Spectroscopic Study of Singlet Oxygen in Cells and Model Systems, disertační práce, MFF UK, 2016. |
| Preliminary scope of work |
| V poslední době bylo ukázáno, že řada pigmentů používaných pro fotodynamickou terapii rakoviny a dalších chronických onemocnění vykazuje zpožděnou fluorescenci. Dominantním mechanismem jejího vzniku je singletním kyslíkem sensitizovaná zpožděná fluorescence, kdy excitovaný stav kyslíku předává svou energii tripletu pigmentu, který se vrací zpět do singletního stavu a ten relaxuje zářivě. Bylo prokázáno, že tento mechanismus je přítomen nejen v roztocích fotosensibilizátorů, ale i v buňečných kulturách in vitro. Detekce kinetik zpožděné fluorescence s časovým rozlišením je schopna poskytnout doby života tripletů fotosensibilizátoru i singletního kyslíku, což přináší informaci o jejich interakcích s buněčným prostředím. Vlnové délky a intensity zpožděné fluorescence jsou vhodné i pro její časově rozlišenou detekci pomocí fluorescenčního mikroskopu s rozlišením kolem 1 um, což umožňuje výzkum mechanismů fotodynamické terapie se na subcelulární úrovni.
Náplní práce bude studium vlivů prostředí na kyslíkem sensitizovanou zpožděnou fluorescenci vybraných fotosensibilizátorů používaných ve fotodynamické terapii v roztocích, modelových systémech a buněčných kulturách in vitro s použitím fluorescenčního mikroskopu. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika. |
| Preliminary scope of work in English |
| It has recently been shown that a number of pigments used for photodynamic therapy of cancer and other chronic diseases exhibits delayed fluorescence. The dominant mechanism of its formation is a singlet oxygen-sensitized delayed fluorescence when the excited state of oxygen transmits its energy to the triplet stae of the pigment, which returns to the singlet state and relaxes radiatively. It has been shown that this mechanism is present in the solutions of photosensitisers as well as in cell cultures in vitro. The detection of the kinetics of the delayed time-resolved fluorescence is able to provide a lifetimes of photosensitizer triplets and singlet oxygen, which provides information about their interaction with the cellular environment. The wavelengths and intensities of delayed fluorescence are also suitable for the time resolved detection using a fluorescent microscope with a resolution of around 1 micron, which allows research of the mechanisms of photodynamic therapy at the subcellular level.
The task will be a study of environmental influences on the oxygen-sensitized delayed fluorescence of the photosensitizers used in photodynamic therapy in solutions, in model systems, and cell culture in vitro using a fluorescence microscope. Fundamental knowledge of the applicant at the level of the completed master's degree in the field of biophysics and chemical physics is required. |