Ramanova spektroskopie kapkově nanášených povlaků biologicky významných molekul

• Název práce v češtině: Ramanova spektroskopie kapkově nanášených povlaků biologicky významných molekul
• Název v anglickém jazyce: Drop coating deposition Raman spectroscopy of biologically important molecules
• Klíčová slova: Ramanova spektroskopie, metoda kapkově nanášených povlaků, biomolekuly
• Klíčová slova anglicky: Raman spectroscopy, drop coating deposition method, biomolecules
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Eva Kočišová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 20.09.2019
• Datum zadání: 20.09.2019
• Datum potvrzení stud. oddělením: 02.10.2019
• Konzultanti: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1/ Seznámit se s principy Ramanovy spektroskopie, prostudovat vybranou literaturu, vypracovat rešerši o metodě kapkově nanášených povlaků, možnosti jejího využití a přehledu, co bylo doposud na toto téma publikováno.
2/ Seznámit se s Ramanovským mikrospektrometrem, osvojit si přípravu vzorků. Nalézt podmínky vhodné pro měření vybraných molekul (např. proteiny, lipidy, porfyriny, malé biologicky významné molekuly) a proměřit sérii Ramanových spekter.
3/ Studovat vliv typu molekuly, její koncentrace a hydrofobicity povrchu na zasychání vzorku a následně na jeho Ramanovo spektrum.
4/ Provést analýzu dat, vyhodnotit a interpretovat případné spektrální změny. Diskutovat tyto změny v souvislosti s mechanizmem zasychání, tvorbou povlaků a případných interakcí.

Seznam odborné literatury

1/ P. R. Carey, Biochemical Applications of Raman and Resonance Raman Spectroscopies, Academic Press, Inc., 1982, New York (vybrané kapitoly).
2/ R. D. Deegan et al., Nature 1997; 389, 827; R. D. Deegan, Phys. Rev. E 2000; 61, 475.
3/ D. Zhang et al., Anal. Chem. 2003, 75, 5703.
4/ V. Kopecký Jr., V. Baumruk, Vib. Spectrosc. 2006; 42, 184.
5/ E. Kočišová, M. Procházka, J. Raman Spectrosc. 2011; 42, 1606.
6/ E. Kočišová et al., Appl. Spectrosc. 2015, 69, 939-945.
7/ E. Kočišová et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19, 388-393.
A vybraný soubor dalších původních prací.

Předběžná náplň práce

Ramanova spektroskopie je optická vibrační technika široce používaná v různých aplikacích. Je vhodná i pro studium vlastností biomolekul a jejich interakcí ve vodním prostředí. Kromě měření v kyvetě ve větším objemu (tzv. makro vzorky) v případě klasické Ramanovy spektroskopie, metoda kapkově nanášených povlaků (DCDR – drop coating deposition Raman) představuje zajímavou variantu ideální pro vzorky s nízkou koncentrací v minimálním množství i objemu. Tato metoda spočívá v nakápnutí malého objemu vzorku – kapky – na speciální hydrofobní povrch a po jeho zaschnutí umožňuje měření kvalitních Ramanových spekter. Ke zkoncentrování vzorku dochází v důsledku kombinace vlastností jak hydrofobního povrchu, tak i rozměrových a nábojových charakteristik molekul ve vzorku, a to buď v obvodovém prstýnku kapky (tzv. efekt kávového kroužku) nebo v malém povlaku uprostřed kapky.
DCDR metoda je doposud dobře aplikována na vzorky aminokyselin, proteinů, proteinových směsí, lipidů, porfyrnů, kyseliny hyaluronové, atd. Náplní práce bude studium vlivu hydrofobicity povrchu na proces zasychání nanesené kapky vybraných vzorků biologicky významných molekul a následně na možnosti získání Ramanova spektra z co nejnižších výchozích koncentrací. Cílem práce je zvládnout přípravu vzorků vybraných molekul (např. lipidy, porfyriny, malé biologicky významné molekuly), sledovat tvorbu povlaků při vysychání, nalezení optimálních koncentrací a koncentračních limitů a sledování spektrálních projevů spojených s procesem schnutí. Práce má převážně experimentální charakter, bude realizována v laboratořích Fyzikálního ústavu UK, některé povrchy budou připravovány ve spolupráci s Katedrou makromolekulární fyziky MFF.
Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika.