Infračervená luminiscenční mikroskopie

• Thesis title in English: Infrared Luminescence Microscopy
• Academic year of topic announcement: 2009/2010
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Supervisor: doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D.
• Advisors: prof. RNDr. Jan Valenta, Ph.D.

Guidelines

1. seznámení se se vznikem, působením a deaktivací reaktivních forem kyslíku
2. seznámení se s prací na luminiscenčním mikroskopu a ovládáním obou kamer
3. zvládnutí jednoduchých kultivací buněk
4. zobrazování luminiscence fotosensibilizátorů a singletního kyslíku z různých vzorků

References

[1] LAKOWICZ, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Berlin : Springer, third edition, 2006. ISBN 978-0387- 31278-1.
[2] MURPHY, D. B. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. New York : Willey-Liss, 2001. ISBN 0-471-25391-X.
[3] GILBERT, D. L. - COLTON, C. A. (Ed.). Reactive Oxygen Species in Biological Systems: An Interdisciplinary Approach. New York : Kluwer Academic Publishers, 2002.
[4] WESSELS, J. M. et al. Intracellular Localization of Meso-Tetraphenylporphine Tetrasulfonate Probed by Time-Resolved and Microscopic Fluorescence Spectroscopy. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 1992, 12, 3, s. 275-284.
[5] BREITENBACH, T. et al. Photosensitized production of singlet oxygen: spatially-resolved optical studies in single cells. Photochemical & Photobiological Sciences. 2009, 8, s. 442-452.

Preliminary scope of work

Fotodynamická terapie onkologických a dalších závažných onemocnění je prudce se rozvíjející léčebnou metodou. Principem jejího účinku je generace vysoce 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. Detailní mechanismy procesů generace reaktivního kyslíku jsou zatím zkoumány především v modelových systémech in vitro. Podstatné pro pochopení těchto procesů v živých organismech je ale sledování jejich průběhu přímo v buňkách cílových tkání. Pro zobrazování infračervené fosforescence fotosensibilizátorů a singletního kyslíku uvnitř buněk bude využito luminiscenčního mikroskopu spojeného s unikátní zesilovanou infračervenou kamerou, která je vysoce citlivá právě ve spektrální oblasti emise fotosensibilizátorů i singletního kyslíku. Pro srovnání s tradičními fluorescenčními metodami je mikroskop vybaven i druhou chlazenou kamerou citlivou ve viditelné oblasti.

Preliminary scope of work in English

Photodynamic therapy is a rapidly emerging curative method of treatment for cancer and other chronic diseases. It is based on photogeneration of highly reactive singlet oxygen and free radicals via excitation energy transfer from molecules of so-called photosensitizers. The photosensitizers are selectively accumulated in the affected tissue and they are excited by local illumination of the site during the treatment. Emergent highly reactive species then induce apoptosis or necrosis of the treated cells and thus eradication of the affected tissue. The details of the processes of photogeneration of the reactive species are intensively studied in model systems in vitro . On the other hand, it is crucial for understanding of these processes in living organisms to monitor their behaviour directly in the treated cells. The setup of luminescence microscope equipped with monochromator and unique intensified CCD camera sensitive in near infrared spectral region, where both the photosensitizers and the singlet oxygen phosphorescence occures, will be utilized for imaging of the processes of reactive species photogeneration and their interaction with heterogeneous cellular environment. The microscope is also equipped with cooled CCD in visible spectral region for comparison with traditional fluorescence measurements.