Nanouhlíkaté materiály pro bioaplikace

Jana Kurcová

Bakalářská práce

Carbon-based nanomaterials for bioapplications

Anotace:

Hvězdami nanobiotechnologií posledních let jsou nuladimenzionální nanouhlíkaté materiály – uhlíkové kvantové tečky (CQDs) a grafenové kvantové tečky (GQDs), a to především díky jejich chemickým, elektrickým, fyzikálním a optickým vlastnostem zahrnujících schopnost fluorescence. Díky jejich struktuře složené z uhlíku, kyslíku a vodíku jsou zcela biokompatibilní a netoxické, což je společně se schopností fluorescence činí skvělými alternativami fluorescenčních barviv a kvantových teček při biologickém zobrazování. Jejich povrch je možné funkcionalizovat různými molekulami, což nejen zlepšuje jejich vlastnosti, ale také je lze díky tomu využít v různých sférách nanomedicíny zahrnujících diagnostiku a léčbu rakoviny, inhibici proteinových fibrilací či konstrukci velmi citlivých senzorů pro detekci kovů, glukózy či DNA. Struktura, optické vlastnosti a zmíněné aplikace CQDs a GQDs jsou náplní této bakalářské práce. Experimentální část se věnuje jednokrokové top down metodě syntézy GQDs chemickou exfoliací grafitových vloček a dále charakterizaci optických vlastností a rozměrů takto připravených GQDs.

Abstract:

The rising stars of carbon-based nanomaterials are zero-dimensional carbon quantum dots (CQDs) and graphene quantum dots (GQDs). These nanomaterials possess excellent chemical, electrical, physical and optical properties, such as very strong and stable fluorescence. Moreover, the structure, consisting mainly of carbon, oxygen and hydrogen, makes them biocompatible and non-toxic. Thus, these nanomaterials can be used as fully-fledged alternatives of fluorescent dyes and quantum dots for bioimaging. Furthermore, due to the easy surface functionalization with various molecules they can be used in range of nanomedical applications, such as cancer diagnosis and treatment, inhibition of protein fibrillation or very sensitive detection systems for various biomarkers, heavy metals and DNA. In this thesis I will discuss structure and optical properties of CQDs and GQDs and their bioapplications mentioned above. Experimental part includes one-pot top-down synthesis of GQDs based on chemical exfoliation of graphite flakes, and the characterization of optical properties and size as-synthetized GQDs.

Klíčová slova

nanouhlíkaté materiály, uhlíkové kvantové tečky, grafenové kvantové tečky, fluorescence, biologické zobrazování, biosenzory, cílený transport léčiv, inhibice proteinové fibrilace

Keywords

carbon-based nanomaterials, carbon quantum dots, graphene quantum dots, fluorescence, bioimaging, biosensors, drug delivery, inhibition of protein fibrillation

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 4. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Zuzana Bytešníková, Ph.D.
• Oponent: Zuzana Škubalová, externi

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Agrobiologie / Molekulární biologie a biotechnologie