Plasma-Assisted Deposition of Functional Bioactive Nanostructured Films

Mgr. Petr SEZEMSKÝ

Disertační práce

Abstract:

The Ph.D. thesis focuses on the interdisciplinary research of advanced materials for the development of biosensors with multiple domain interrogation capabilities for the detection of biomolecules and pathogens, namely, Lyme borreliosis spirochetes, Borrelia burgdorferi s.l. The strategy for biosensor fabrication is based on an optical fiber whose surface is coated by precisely tailored nanostructured thin films by means of low-temperature plasma. The thesis demonstrates that an indium tin oxide (ITO) thin film, deposited by magnetron sputtering onto the optical fiber surface, can serve as an effective transducer for electrochemical and optical measurements. The optical interrogation is based on the measurement of the refractive index utilizing lossy-mode resonance (LMR) phenomena, while the electrochemical interrogation is performed mostly by cyclic voltammetry. It is shown that the optimal design of the active surface on an optical fiber enables simultaneous (in time and in situ) optical and electrochemical interrogation of liquids and detection of biological complexes, including markers of Lyme borreliosis pathogens.

Abstract:

Ph.D. práce se zaměřuje na interdisciplinární výzkum pokročilých materiálů pro vývoj biosenzorů s více doménovými senzorovými schopnostmi pro detekci biomolekul a patogenů, konkrétně spirochét lymské boreliózy, Borrelia burgdorferi s.l. Strategie výroby biosenzorů je založena na optickém vláknu, jehož povrch je pokryt pečlivě přizpůsobenými nanostrukturovanými tenkými vrstvami pomocí nízkoteplotního plazmatu. Práce demonstruje, že tenké vrstvy oxidu india a cínu (ITO), nanesené magnetronovým naprašováním na povrch optického vlákna, mohou sloužit jako účinný převodník pro elektrochemická a optická měření. Optická měření jsou založena na určování indexu lomu s využitím rezonance ztrátových módů (LMR), zatímco elektrochemická měření jsou prováděna převážně cyklickou voltametrií. Je ukázáno, že optimální design aktivního povrchu na optickém vláknu umožňuje současnou (v čase a in situ) optickou a elektrochemickou analýzu kapalin a detekci biologických komplexů včetně markerů patogenů lymské boreliózy.

Keywords

senzory pro detekci biomolekul a patogenů, analýza kapalin, více doménová detekce, ITO, optická vlákna, rezonance ztrátových módů, elektrochemie, cyklická voltametrie, magnetronové naprašování, fyzika plazmatu, fyzika pevných látek

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 12. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. RNDr. Vítězslav Straňák, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biofyzika / Biofyzika