Raman microspectroscopy of living cells and biological tissues

• Název práce v češtině: Ramanova mikrospektroskopie živých buněk a biologických tkání
• Název v anglickém jazyce: Raman microspectroscopy of living cells and biological tissues
• Klíčová slova: Ramanova mikroskopie, mikroskopické řasy, polyfosfát, mikrokrystalické inkluze, guanin
• Klíčová slova anglicky: Raman microscopy, microalgae, polyphosphate, microcrystalline inclusions, guanine
• Akademický rok vypsání: 2013/2014
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 27.09.2013
• Datum zadání: 27.09.2013
• Datum potvrzení stud. oddělením: 27.01.2014
• Datum a čas obhajoby: 19.02.2019 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 26.10.2018
• Datum odevzdání tištěné podoby: 26.10.2018
• Datum proběhlé obhajoby: 19.02.2019
• Oponenti: Christian Matthäus
• Konzultanti: RNDr. Mgr. Lucie Bednárová, CSc.

Zásady pro vypracování

1) Prostudovat určenou literaturu a sepsat rešerši postihující současný stav znalostí o studiu chemického složení živých buněk a biologických tkání pomocí konfokální Ramanovy mikrospektroskopie a chemického mapování.
2) Zvládnout metodiku Ramanovy mikrospektroskopie a práce se živými buňkami a biologickými tkáněmi.
3) Optimalizovat experimentální podmínky a parametry měření pro rychlé a šetrné mapování.
4) Osvojit si a dále rozvíjet metody multivariantního statistického zpracování rozsáhlých souborů experimentálních dat a jejich interpretace.
5) Získané poznatky prezentovat na mezinárodních konferencích a publikovat.

Seznam odborné literatury

1. Salzer R., Siesler H. W.: Infrared and Raman Spectroscopic Imaging, Wiley-VCh, Weinheim, 2009.
2. Schrader B.: Infrared and Raman Spectroscopy, VCH, Weinheim, 1995.
3. Dieing T., Hollricher O., Toporski J.: Confocal Raman Microscopy, Springer, Heidelberg, 2010.
4. Diem M., Griffiths P. R., Chalmers J. M.: Vibrational Spectroscopy for Medical Diagnosis, Springer, Heidelberg, 2008.
5. Siebert F., Hildebrandt P.: Vibrational Spectroscopy in Life Science, Springer, Heidelberg, 2007.
6. Atkins P., De Paula J.: Fyzikální chemie, VŠCHT, Praha 2013.

Vybraný soubor původních prací (např.):
Matthäus, B. et al.: Methods Cell Biol. 89, 2008, 275.
Taleb A. et al.: J. Phys. Chem. B 110, 2006, 19625.
Huang Y.-S. et al.: Biochemistry 44, 2005, 10009.
Kim D.-H. et al.: Anal. Bioanal. Chem. 398, 2010, 3051.

Předběžná náplň práce

Konfokální Ramanova mikroskopie představuje perspektivní metodu pro nedestruktivní a bezkontaktní studium chemického složení vnitrobuněčného prostředí s mikronovým prostorovým rozlišením. Vzhledem k tomu, že jednotlivé chemické komponenty jsou charakterizovány přímo svými vibračními spektry, Ramanova mikroskopie nevyžaduje jejich předběžné značení a lze jí použit na živé buňky v různých fázích přirozeného vývoje. Tímto způsobem byly studovány různé buněčné procesy, např. dělení, spontánní zánik, zhoubné bujení, biochemické změny vyvolané léčivy, transport látek a jejich hromadění v intracelulárních strukturách. Podobně se Ramanova mikrospektroskopie využívá pro studium chemického složení biologických tkání a jejich diagnostiku.
Předmětem disertační práce bude systematické rozvíjení mikrospektroskopických metod pro analýzu chemického složení buněk a biologických tkání. Základní experimentální vybavení je k dispozici a problematika již byla na našem pracovišti studována. Vhodné buněčné kultury a tkáně budou poskytnuty specializovanými pracovišti. Od uchazeče se předpokládají znalosti na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika, ale zejména iniciativní a samostatný přístup.