V této práci je představen senzorický systém založený na spojení jedinečných vlastností optických vláken a nanovláken. Funkcionalizačními reakcemi byly vytvořeny imobilizované nanovlákenné vrstvy aminokyselinami a enzymem Esterázou. Optická vlákna byla použita k přenosu optického signálu, který detekoval aktivitu imobilizovaných molekul, respektive jejich schopnost vychytávat organické látky z roztoku. Ověření výsledků detekce aktivity imobilizovaných molekul bylo prováděno pomocí UV/VIS spektroskopie, SEM a FTIR spektroskopie. Práce byla posléze zaměřena na využití těchto detekčních schopností pro diagnostiku monocytární leukemie. V průběhu této práce došlo také k návrhu a konstrukci hardwaru vylepšené elektronické části senzoru.
Anotace v angličtině
This thesis presents a senzory system based on the combination of a unique properties of optical fibers and nanofibers. Immobilizated nanofiber layers by amino acids and Esterase enzyme were created by functionalization. Optical fibers were used to transfer an optical signal which detected the activity of the immobilizated molecules, respectively their ability to pick up organic agents from solution. Result verification of detection activity of immobilizated agents was performed by UV/VIS spektroskopy, SEM and FTIR spektroskopy. The research was further focused on using this detection ability for diagnostic of monocyte leukemia. During this work, the design and the hardware construction of the improved electronic part of the sensor was also carried out.
V této práci je představen senzorický systém založený na spojení jedinečných vlastností optických vláken a nanovláken. Funkcionalizačními reakcemi byly vytvořeny imobilizované nanovlákenné vrstvy aminokyselinami a enzymem Esterázou. Optická vlákna byla použita k přenosu optického signálu, který detekoval aktivitu imobilizovaných molekul, respektive jejich schopnost vychytávat organické látky z roztoku. Ověření výsledků detekce aktivity imobilizovaných molekul bylo prováděno pomocí UV/VIS spektroskopie, SEM a FTIR spektroskopie. Práce byla posléze zaměřena na využití těchto detekčních schopností pro diagnostiku monocytární leukemie. V průběhu této práce došlo také k návrhu a konstrukci hardwaru vylepšené elektronické části senzoru.
Anotace v angličtině
This thesis presents a senzory system based on the combination of a unique properties of optical fibers and nanofibers. Immobilizated nanofiber layers by amino acids and Esterase enzyme were created by functionalization. Optical fibers were used to transfer an optical signal which detected the activity of the immobilizated molecules, respectively their ability to pick up organic agents from solution. Result verification of detection activity of immobilizated agents was performed by UV/VIS spektroskopy, SEM and FTIR spektroskopy. The research was further focused on using this detection ability for diagnostic of monocyte leukemia. During this work, the design and the hardware construction of the improved electronic part of the sensor was also carried out.
1. Seznamte se se základními principy optických vláknových senzorů, vypracujte rešerši současného stavu jejich výzkumu a vývoje, zejména pro biomedicínské aplikace.
2. Navrhněte a realizujte experimentální zařízení pro ověření možnosti optické detekce aktivity vybraných organických biomolekul (primárně enzymů) imobilizovaných na povrchu nanovláken. Přenos optického signálu realizujte pomocí optických vláken.
3. Na základě studia odborné literatury a konzultací s vedoucím diplomové práce navrhněte vhodný nanovlákenný materiál a připravte vzorky s imobilizovanými enzymy. Zaměřte se na možnost využití detekce esterázových aktivit pro diagnostiku monocytární leukemie.
4. Experimentálně ověřte funkčnost navrženého principu, vyhodnoťte citlivost a stabilitu senzoru.
5. Výsledky shrňte a diskutujte, identifikujte a navrhněte vylepšení a optimalizaci elektronického systému a optické konstrukce senzoru.
Zásady pro vypracování
1. Seznamte se se základními principy optických vláknových senzorů, vypracujte rešerši současného stavu jejich výzkumu a vývoje, zejména pro biomedicínské aplikace.
2. Navrhněte a realizujte experimentální zařízení pro ověření možnosti optické detekce aktivity vybraných organických biomolekul (primárně enzymů) imobilizovaných na povrchu nanovláken. Přenos optického signálu realizujte pomocí optických vláken.
3. Na základě studia odborné literatury a konzultací s vedoucím diplomové práce navrhněte vhodný nanovlákenný materiál a připravte vzorky s imobilizovanými enzymy. Zaměřte se na možnost využití detekce esterázových aktivit pro diagnostiku monocytární leukemie.
4. Experimentálně ověřte funkčnost navrženého principu, vyhodnoťte citlivost a stabilitu senzoru.
5. Výsledky shrňte a diskutujte, identifikujte a navrhněte vylepšení a optimalizaci elektronického systému a optické konstrukce senzoru.
Seznam doporučené literatury
[1] Turán,J. - Petrík,S.: Optické vláknové senzory. Alfa, Bratislava, 1990.
[2] Eric Udd (Editor), William B. Spillman, Jr. (Editor): Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists, 2nd Edition. Wiley, 2011.
[3]Zujie Fang, Ken Chin, Ronghui Qu, Haiwen Cai, Kai Chang (Series Editor): Fundamentals of Optical Fiber Sensors. Wiley, 2012.
[4] Ramakrishna S et al, (2005), Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
[5] Petrík S. (Editor) et al.: Nanofibers, Applications and Related Technologies - NART 2015, Conference Proceedings, August 31 - September 2, 2015, Technical University of Liberec, Czech Republic (2015). ISBN 978-80-7494-265-5
[6] Osgrove F H, Williams R J H et al, (2001), Enzyme immobilization on nylon-optimization and the steps used to prevent enzyme leakage from the support, Enzyme and Microbial Technology, 28, 225-232.
[7] Svec F, Gemeiner P, (1996), Engineering Aspects of Carriers for Immobilized Biocatalysts, Biotechnology and Genetic Engineering Reviews, 13:1, 217-236, [Online 6.8.2014]
[8] Šlamborová, I., Zajícová, V., Exnar, P., Studničková, J.: Nanofiber structure with immobilized organic agens and the method of its preparation. ČR Patent, 303 911. 14.8.2012, 9.5.2013. WO 2014026656, 20.2.2014. EP2884968A1, 24.6.2015; US2015240411A1, 27.8.2015.
[9] Lovětinská-Šlamborová, I., Exnar, P., Danilová, I., Veverková, I.: Medical and biochemical applicability of silica nanofibers. In: Nanofibers, Applications and Related Technologies - NART 2015, Conference Proceedings, August 31 - September 2, 2015, Technical University of Liberec, Czech Republic (2015), 263-269. ISBN 978-80-7494-265-5
Seznam doporučené literatury
[1] Turán,J. - Petrík,S.: Optické vláknové senzory. Alfa, Bratislava, 1990.
[2] Eric Udd (Editor), William B. Spillman, Jr. (Editor): Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists, 2nd Edition. Wiley, 2011.
[3]Zujie Fang, Ken Chin, Ronghui Qu, Haiwen Cai, Kai Chang (Series Editor): Fundamentals of Optical Fiber Sensors. Wiley, 2012.
[4] Ramakrishna S et al, (2005), Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
[5] Petrík S. (Editor) et al.: Nanofibers, Applications and Related Technologies - NART 2015, Conference Proceedings, August 31 - September 2, 2015, Technical University of Liberec, Czech Republic (2015). ISBN 978-80-7494-265-5
[6] Osgrove F H, Williams R J H et al, (2001), Enzyme immobilization on nylon-optimization and the steps used to prevent enzyme leakage from the support, Enzyme and Microbial Technology, 28, 225-232.
[7] Svec F, Gemeiner P, (1996), Engineering Aspects of Carriers for Immobilized Biocatalysts, Biotechnology and Genetic Engineering Reviews, 13:1, 217-236, [Online 6.8.2014]
[8] Šlamborová, I., Zajícová, V., Exnar, P., Studničková, J.: Nanofiber structure with immobilized organic agens and the method of its preparation. ČR Patent, 303 911. 14.8.2012, 9.5.2013. WO 2014026656, 20.2.2014. EP2884968A1, 24.6.2015; US2015240411A1, 27.8.2015.
[9] Lovětinská-Šlamborová, I., Exnar, P., Danilová, I., Veverková, I.: Medical and biochemical applicability of silica nanofibers. In: Nanofibers, Applications and Related Technologies - NART 2015, Conference Proceedings, August 31 - September 2, 2015, Technical University of Liberec, Czech Republic (2015), 263-269. ISBN 978-80-7494-265-5
Přílohy volně vložené
1 DVD
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.