Diagnostika neurodegenerativních chorob pomocí Ramanovy spektroskopie
| Název práce v češtině: | Diagnostika neurodegenerativních chorob pomocí Ramanovy spektroskopie |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Diagnostics of neurodegenerative diseases by means of Raman spectroscopy |
| Klíčová slova: | roztroušená skleróza, Alzheimerova nemoc, Ramanova spektroskopie kapkove nanášených povlaků, vibracní spektroskopie, mozkomíšní mok |
| Klíčová slova anglicky: | multiple sclerosis, Alzheimer disease, drop coating deposition Raman spectroscopy, vibrational spectroscopy, cerebrospinal fluid |
| Akademický rok vypsání: | 2009/2010 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 23.10.2009 |
| Datum zadání: | 23.10.2009 |
| Datum a čas obhajoby: | 30.05.2011 00:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 28.04.2011 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 28.04.2011 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 30.05.2011 |
| Oponenti: | prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka |
| Konzultanti: | RNDr. Kateřina Hofbauerová, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznámit se s principy Ramanovy mikroskopie a Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy - DCDR).
2. Vypracovat detailní rešerši na téma studium biomolekul pomocí DCDR a aplikovatelnost Ramanovy a obecněji vibrační spektroskopie v medicínské diagnostice chorob, se zvláštním zřetelem na spektroskopii tělních tekutin a diagnostiku neurodegenerativních chorob. 3. Prakticky zvládnout přípravu DCDR vzorků tělních tekutin a jejich měření na Ramanově mikrospektrometru. 4. Změřit pomocí Ramanovy spektroskopie velkou sérii (až několik set) vzorků tělních tekutin (mozkomíšní mok, krevní sérum) již vyvinutou metodikou. 5. Provést analýzu získaných dat, pomocí metod multidimenzionální statistiky, se zaměření na robustnost DCDR měření, stabilitu vzorků tělních tekutin a zvláště pak na jejich aplikovatelnost při medicínské diagnostice neurodegenerativních chorob. 6. V případě úspěchu medicínské diagnostiky na základě Ramanových spekter, se pokusit vytvořit uživatelsky přátelský software (s grafickým rozhraním) v prostředí MATLAB pro automatizovanou diagnostiku pacientů s neurodegenerativními chorobami. |
| Seznam odborné literatury |
| M. Diem: Introduction to modern vibrational spectroscopy. John Wiley & Sons, New York 1993.
M. Diem, P. R. Griffiths, J. M. Chalmers, eds.: Vibrational spectroscopy for medical diagnosis. Wiley, Chichester 2008. J. Filik, N. Stone: investigation into the protein composition of human tear fluid using centrifugal filters and drop coating deposition Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009) 218-224. H. A. Havel, ed.: Spectroscopic methods for determining protein structure in solution, VCH Publishers, New York 1996. P. Lasch, J. Kneipp, eds.: Biomedical vibrational spectroscopy. Wiley, Hoboken 2008. W. Petrisch: Mid-infrared and Raman spectroscopy for medical diagnostics. Applied Spectroscopy Reviews 36 (2001) 181-237. D. Zhang, Y. Xie, M. F. Mrozek, C. Ortiz, V. J. Davisson, D. Ben-Amotz: Raman detection of proteomic analytes. Analytical Chemistry 75 (2003) 5703-5709. |
| Předběžná náplň práce |
| Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy - DCDR) je pouze několik let starou techniku měření biomolekul, jež je založena na interakci molekul a speciálně k tomu připraveného povrchu. Měření tak lze provádět za až o dva řády nižších koncentrací biomolekul než je tomu obvyklé u standardní Ramanovy spektroskopie. Z druhé strany v posledních letech zažívá nebývalý rozvoj užití metod optické spektroskopie, zvláště pak vibrační spektroskopie, v diagnostice chorob (ať již za užití histologických preparátů, tělních tekutin či měření in situ). Přesto je však diagnostika neurodegenerativních chorob, např. Alzheimerovy, Parkinsonovy či Creutzfeld-Jacobovy choroby, velmi obtížná a spektroskopicky byly dosud analyzovány pouze histologické preparáty post mortem. Spolehlivá a objektivní diagnostika těchto chorob v časných fázích jejich vzniku před plnou manifestací stále chybí.
Náplní diplomové práce by mělo být hledání možností takové diagnostiky pomocí metody Ramanovy spektroskopie - DCDR. V rámci práce by měl student proměřit vzorky mozkomíšního moku a krevního séra (již vypracovanou metodikou) a získat tak co největší soubor spektroskopických dat, ze kterých se v dalším kroku pokusíme stanovit ukazatele jednotlivých neurodegenerativních chorob, případně stanovit limity této spektroskopické metodiky. Měření budou prováděna na novém Ramanově mikrospektrometru LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon), tj. na Ramanově spektrometru kombinovaném s mikroskopem. Předpokladem pro tuto práci je schopnost vytrvalé, velmi pečlivé, vědecké práce na velmi perspektivním a důležitém tématu. Nezbytná je též schopnost spolupracovat s lékaři na dané problematice a projevit tak interdisciplinární schopnosti. V neposlední řadě bude třeba při řešení tématu skloubit experimentální dovednosti s teoretickými v rámci statistické analýzy dat a schopností programovat. |