Perspektivní elektronické součástky

Ing. Jaroslav FREISLEBEN

Disertační práce

Light Emitting Diode as an Initiator of Reactive Oxygen Species

Anotace:

Tato disertační práce se zabývá studiem a využitím tzv. fotodynamického efektu v oblasti lékařství, průmyslu a čištění odpadních vod. Fotodynamický efekt spočívá v ozáření fotodynamicky aktivní látky (fotosenzibilizátoru), která v excitovaném stavu přenáší absorbovanou energii na přítomný molekulární kyslík za vzniku jeho vysoce reaktivních forem. Tento jev se doposud využíval výhradně v lékařství při léčbě nádorových onemocnění. Disertační práce rozšiřuje využití tohoto jevu na další oblasti lékařství a některé průmyslové aplikace (jako je např. inaktivace mikroorganismů v kapalných médiích nebo rozklad obtížně odbouratelných chemických látek v odpadních vodách). Teoretická část práce se zabývá elementárními vlastnostmi kyslíku v základní i excitované podobě, popisem fotoexcitace molekuly kyslíku včetně vzniku jeho singletové formy a metodami její detekce. Dále je uveden princip fotosenzibilizačních reakcí, mechanismů jejich vzniku a kinetiky. Závěrečné kapitoly teoretické části práce jsou věnovány potenciálně vhodným organickým materiálům splňujícím definované požadavky na fotosenzibilizátor a přehledu používaných světelných zdrojů pro fotoexcitaci. Náplní experimentální části práce je charakterizace a výběr nejvhodnějšího fotosenzibilizátoru a světelného LED zdroje včetně ověření jejich vzájemné interakce. Poslední část disertační práce je věnována aplikacím a zabývá se návrhem a realizací osvitových jednotek pro využití v průmyslu, zdravotnictví a ochraně životního prostředí včetně ověření jejich funkce.

Abstract:

This dissertation thesis deals with the study and use of the so-called photodynamic effect in medicine, industry and wastewater treatment. The photodynamic effect is based on the irradiation of a photodynamically active substance (the photosensitizer) to generate highly reactive species. Nowadays, this effect is so far exclusively used in the medical treatment of cancer. This thesis expands the use of this phenomenon to other areas of medicine and some industrial applications (such as the inactivation of microorganisms in liquid media, or the decomposition of hardly degradable chemicals in waste water). The theoretical part focusses on the fundamental properties of oxygen - in its normal and in its excited form, the photoexcitation of oxygen and singlet oxygen detection. Also mentioned are the mechanism and kinetics of photosensitized reactions. The final chapters of the theoretical part of this thesis represent a review of photosensitizers, their properties and classification, followed by a review of light sources for photoexcitation. The experimental part is devoted to the selection and characterization of the most suitable photosensitizers and LED light sources including verification of their interaction. The last part of the thesis deals with application areas and concerns itself with the design of irradiation units for use in industry, health and environmental protection.

Klíčová slova

elektroluminiscenční dioda, reaktivní formy kyslíku, singletový kyslík, fotosenzibilizátor, fotodynamická terapie, dezinfekce, antimikrobiální terapie

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 9. 2015

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Doc. Ing. Aleš Hamáček, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektronika