Thesis (Selection of subject)

Your browser does not support JavaScript, or its support is disabled. Some features may not be available.

Diagnostika neurodegenerativních chorob pomocí Ramanovy spektroskopie

Thesis title in Czech:	Diagnostika neurodegenerativních chorob pomocí Ramanovy spektroskopie
Thesis title in English:	Diagnostics of neurodegenerative diseases by means of Raman spectroscopy
Key words:	roztroušená skleróza, Alzheimerova nemoc, Ramanova spektroskopie kapkove nanášených povlaků, vibracní spektroskopie, mozkomíšní mok
English key words:	multiple sclerosis, Alzheimer disease, drop coating deposition Raman spectroscopy, vibrational spectroscopy, cerebrospinal fluid
Academic year of topic announcement:	2009/2010
Thesis type:	diploma thesis
Thesis language:	čeština
Department:	Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
Supervisor:	RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D.
Author:	hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
Date of registration:	23.10.2009
Date of assignment:	23.10.2009
Date and time of defence:	30.05.2011 00:00
Date of electronic submission:	28.04.2011
Date of submission of printed version:	28.04.2011
Date of proceeded defence:	30.05.2011
Opponents:	prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka



Advisors:	RNDr. Kateřina Hofbauerová, Ph.D.

Guidelines

1. Seznámit se s principy Ramanovy mikroskopie a Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy - DCDR).
2. Vypracovat detailní rešerši na téma studium biomolekul pomocí DCDR a aplikovatelnost Ramanovy a obecněji vibrační spektroskopie v medicínské diagnostice chorob, se zvláštním zřetelem na spektroskopii tělních tekutin a diagnostiku neurodegenerativních chorob.
3. Prakticky zvládnout přípravu DCDR vzorků tělních tekutin a jejich měření na Ramanově mikrospektrometru.
4. Změřit pomocí Ramanovy spektroskopie velkou sérii (až několik set) vzorků tělních tekutin (mozkomíšní mok, krevní sérum) již vyvinutou metodikou.
5. Provést analýzu získaných dat, pomocí metod multidimenzionální statistiky, se zaměření na robustnost DCDR měření, stabilitu vzorků tělních tekutin a zvláště pak na jejich aplikovatelnost při medicínské diagnostice neurodegenerativních chorob.
6. V případě úspěchu medicínské diagnostiky na základě Ramanových spekter, se pokusit vytvořit uživatelsky přátelský software (s grafickým rozhraním) v prostředí MATLAB pro automatizovanou diagnostiku pacientů s neurodegenerativními chorobami.

References

M. Diem: Introduction to modern vibrational spectroscopy. John Wiley & Sons, New York 1993.
M. Diem, P. R. Griffiths, J. M. Chalmers, eds.: Vibrational spectroscopy for medical diagnosis. Wiley, Chichester 2008.
J. Filik, N. Stone: investigation into the protein composition of human tear fluid using centrifugal filters and drop coating deposition Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009) 218-224.
H. A. Havel, ed.: Spectroscopic methods for determining protein structure in solution, VCH Publishers, New York 1996.
P. Lasch, J. Kneipp, eds.: Biomedical vibrational spectroscopy. Wiley, Hoboken 2008.
W. Petrisch: Mid-infrared and Raman spectroscopy for medical diagnostics. Applied Spectroscopy Reviews 36 (2001) 181-237.
D. Zhang, Y. Xie, M. F. Mrozek, C. Ortiz, V. J. Davisson, D. Ben-Amotz: Raman detection of proteomic analytes. Analytical Chemistry 75 (2003) 5703-5709.

Preliminary scope of work

Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy - DCDR) je pouze několik let starou techniku měření biomolekul, jež je založena na interakci molekul a speciálně k tomu připraveného povrchu. Měření tak lze provádět za až o dva řády nižších koncentrací biomolekul než je tomu obvyklé u standardní Ramanovy spektroskopie. Z druhé strany v posledních letech zažívá nebývalý rozvoj užití metod optické spektroskopie, zvláště pak vibrační spektroskopie, v diagnostice chorob (ať již za užití histologických preparátů, tělních tekutin či měření in situ). Přesto je však diagnostika neurodegenerativních chorob, např. Alzheimerovy, Parkinsonovy či Creutzfeld-Jacobovy choroby, velmi obtížná a spektroskopicky byly dosud analyzovány pouze histologické preparáty post mortem. Spolehlivá a objektivní diagnostika těchto chorob v časných fázích jejich vzniku před plnou manifestací stále chybí.
Náplní diplomové práce by mělo být hledání možností takové diagnostiky pomocí metody Ramanovy spektroskopie - DCDR. V rámci práce by měl student proměřit vzorky mozkomíšního moku a krevního séra (již vypracovanou metodikou) a získat tak co největší soubor spektroskopických dat, ze kterých se v dalším kroku pokusíme stanovit ukazatele jednotlivých neurodegenerativních chorob, případně stanovit limity této spektroskopické metodiky. Měření budou prováděna na novém Ramanově mikrospektrometru LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon), tj. na Ramanově spektrometru kombinovaném s mikroskopem.
Předpokladem pro tuto práci je schopnost vytrvalé, velmi pečlivé, vědecké práce na velmi perspektivním a důležitém tématu. Nezbytná je též schopnost spolupracovat s lékaři na dané problematice a projevit tak interdisciplinární schopnosti. V neposlední řadě bude třeba při řešení tématu skloubit experimentální dovednosti s teoretickými v rámci statistické analýzy dat a schopností programovat.