Časově rozlišená mikrospektroskopie singletního kyslíku

• Thesis title in Czech: Časově rozlišená mikrospektroskopie singletního kyslíku
• Thesis title in English: TIme-resolved Microspectroscopy of Singlet Oxygen
• Key words: časově rozlišená luminiscence, luminiscenční mikroskopie, singletní kyslík
• English key words: time-resolved luminescence, luminescence microscopy, singlet oxygen
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: diploma thesis
• Department: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Supervisor: doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D.
• Advisors: RNDr. Marek Scholz, Ph.D.

Guidelines

1. seznámení se s principem PDT
2. základní seznámení se s obsluhou luminiscenčního mikroskopu
3. seznámení se s činností hradlovaného infračerveného fotonásobiče
4. rešerše dosud publikovaných výsledků
5. pokusné měření luminiscence singletního kyslíku z modelových vzorků

References

[1] GOMER, C. J. (Ed.). Photodynamic Therapy: Methods and Protocols. 635 / Methods in Molecular Biology. New York, USA : Humana Press, 2010. doi: 10.1007/978-1-60761-697-9. ISBN 978-1-60761-696-2.
[2] SNYDER, J. W. et al. Optical detection of singlet oxygen from single cells. Physical Chemistry Chemical Physics. 2006, 8, 37, s. 4280–4293. doi: 10.1039/B609070M.
[3] HATZ, S. – LAMBERT, J. D. C. – OGILBY, P. R. Measuring the lifetime of singlet oxygen in a single cell: addressing the issue of cell viability. Photochemical & Photobiological Sciences. 2007, 6, s. 1106–1116. doi: 10.1039/b707313e.
[4] SCHOLZ, M. et al. Real-time luminescence microspectroscopy monitoring of singlet oxygen in individual cells. Photochemical & Photobiological Sciences. 2014, 13, s. 1203–1212. doi: 10.1039/C4PP00121D.

Preliminary scope of work

Fotodynamická terapie (PDT) je jednou z metod pro léčení onkologických a jiných závažných chronických onemocnění. Tato terapeutická metoda využívá vysoké reaktivity singletního kyslíku, který vzniká přenosem excitační energie z tripletů fotosensibilizátorů na kyslík v základním stavu. Vysoká reaktivita singletního kyslíku pak vede k oxidativnímu poškození nemocné tkáně. Detaily mechanismu účinku PDT je možné studovat pomocí časově rozlišené detekce slabé infračervené luminiscence singletního kyslíku, a to i přímo v buněčném prostředí.
Ještě detailnější informace o mechanismu PDT může poskytnout spojení těchto metod s prostorovým rozlišením. Využití luminiscenčního mikroskopu tak může dovolit studium PDT na úrovni jednotlivých buněk. V posledních letech byl na našem pracovišti vybudován systém luminiscenčního mikroskopu umožňující sledovat produkci singletního kyslíku pomocí citlivé infračervené kamery, ale bez časového rozlišení. Úkolem práce je přizpůsobit daný systém tak, aby z vybraného místa mikroskopického vzorku bylo možno detekovat infračervenou luminiscenci časově rozlišenou pomocí hradlovaného fotonásobiče a čítače fotonů a provést pilotní experimenty na modelových systémech.

Preliminary scope of work in English

Photodynamic therapy (PDT) is a method for treating oncologic and other serious chronic diseases. This therapeutic method utilizes the high reactivity of singlet oxygen, which is generated by excitation energy transfer from the triplet photosensitizers to oxygen in the ground state. The high reactivity of singlet oxygen leads to oxidative damage to the diseased tissue. Details of the mechanism of action of PDT can be studied by means of time-resolved detection of infrared light of singlet oxygen luminescence, even in the cellular environment.
A combination of these methods with spatial resolution may provide even more detailed information about the mechanism of PDT. Use of the luminescence microscope can thus allow the study of PDT on the single cell level. In recent years, our department has developed a system of luminescece microscope to monitor the production of singlet oxygen using a sensitive infrared camera, but without time resolution. The task of the work is to adapt the system to detect infrared time-resolved luminescence using gated photomultipliers and photon counters from the desired location of microscopic samples and carry out pilot experiments on model systems.