Témata disertačních prací
Témata disertačních prací
Disertační práce v roce 2025
Vedoucí práce:
prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D.
Student:
Mgr. Vojtěch Rejtar
Obsah práce:
Cílem disertační práce je rozvinout a optimalizovat metodiky využívající infračervenou mikroskopii s Fourierovou transformací (FTIR mikroskopie, přístroj Lumos II) pro charakterizaci biologických tkání. Výzkum bude zaměřen na analýzu vzorků pocházejících z lidských tkání a tkání modelových organizmů (myší a potkanů) se zvláštním důrazem na nervovou tkáň a vybrané orgánové struktury.
Student se bude věnovat lokalizaci a distribuci biologicky významných prvků, molekul a částic endogenního i exogenního původu (např. proteinových struktur, mikroplastů, těžkých kovů) a patologických změn v tkáních, a to ve vztahu k patogenezi různých onemocnění. Kromě FTIR mikroskopie budou využity i další moderní analytické a zobrazovací technologie, jako jsou metoda 2D zobrazení jednotlivých buněk pomocí laserem asistované ablace s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (LA-ICP-MS), která umožňuje bez použití značení lokalizaci chemických prvků až v ultra-stopových koncentracích, dále pak fluorescenční a konfokální mikroskopie, elektronová mikroskopie, western blotting a sekvenování nové generace (NGS).
Součástí práce bude také sledování vlivu distribuce biologicky významných prvků, molekul a částic na expresi genů, remodelaci tkání a vznik patologických stavů. Výzkum bude probíhat v interdisciplinárním rámci, zahrnujícím biochemii, analytickou chemii, histopatologii, molekulární biologii a biofyzikální analýzu.
Student se bude rovněž podílet na vývoji a validaci metodických postupů, včetně přípravy vzorků a interpretace dat, a na integraci získaných výsledků do širšího biologického a klinického kontextu.
Disertační práce přinese nové poznatky o možnostech využití FTIR mikroskopie při studiu tkání v kontextu výzkumu patologických procesů. Výsledkem bude soubor studií, které budou demonstrovat aplikaci této technologie na různých typech tkání a ve vybraných modelech onemocnění nebo zátěže. Práce bude zahrnovat nejen popis technologických a metodických přístupů, ale především interpretaci získaných výsledků ve vztahu k biologickému významu pozorovaných změn, jako jsou distribuce látek, strukturální přestavby tkání a souvislosti s genovou expresí nebo funkcí buněk. Student tak zmapuje potenciál i limity této moderní analytické technologie a zároveň přispěje ke konkrétním poznatkům v oblasti patologie, toxikologie nebo neurověd, v závislosti na dostupném výzkumném materiálu a spolupráci v rámci aktuálně řešených projektů.
Vedoucí práce:
prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D.
Student:
Mgr. Štěpán Erla
Obsah práce:
Cílem disertační práce je rozvinout metodiky využívající infračervenou mikroskopii s Fourierovou transformací (FTIR mikroskopie, přístroj Lumos II) pro detekci, identifikaci a kvantifikaci mikroplastů ve vzorcích pocházejících ze životního prostředí a potravinového řetězce. Výzkum se zaměří na přítomnost mikroplastů ve vzorcích vody (přírodní, pitné, balené), vzduchu (atmosférický aerosol) a potravin (ovoce, zelenina, obiloviny a další potravinářské produkty). Analýzy budou prováděny na vzorcích z odlehlých přírodních lokalit, městských oblastí a průmyslových zón.
Student bude vyvíjet a optimalizovat metodiky přípravy vzorků, separace částic a jejich analýzy. V rámci přípravy vzorků budou využity filtrace přes membránové filtry, chemická a enzymatická digesce organické hmoty a separace částic vhodných velikostí. Hlavní analytickou metodou bude FTIR mikroskopie, která umožní identifikaci typu polymeru u částic větších než 5 mikrometrů. Pro menší částice bude využito fluorescenční a konfokální mikroskopie po značení plastů specifickými barvivy (např. Nile Red). Morfologie mikro- a nanoplastů bude charakterizována pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Součástí práce bude nejen zavedení a validace analytických metod a školení na novém FTIR mikroskopu Lumos II, ale i jejich aplikace na široké spektrum reálných vzorků.
Výsledky v rámci možností rozsahu disertační práce umožní popsat míru kontaminace životního prostředí a potravin mikroplasty a nanoplasty v různých typech prostředí, určit typy přítomných polymerů a jejich možný původ. Disertační práce přinese nové poznatky o kontaminaci přírodního a městského prostředí mikroplasty a nanoplasty. Přinese také originální data o přítomnosti mikroplastů v potravinách a pitné vodě v českém prostředí, kde je zatím podobných studií velmi málo. Významným výstupem práce bude vypracování a validace metodických postupů pro analýzu mikroplastů a nanoplastů, které budou využitelné jak pro vědecký výzkum, tak pro budoucí monitorování kontaminace životního prostředí. Student navíc zmapuje potenciál a limity FTIR mikroskopie v této oblasti a integruje moderní přístupy z environmentální chemie, analytické chemie a toxikologie. Práce tak přispěje k hlubšímu porozumění šíření mikroplastů v ekosystémech i v potravinovém řetězci a podpoří rozvoj metod na jejich včasnou detekci a hodnocení rizik pro zdraví a životní prostředí.
