Bioapplications of novel nanostructured materials

Abstract

Title: Bioapplications of novel nanostructured materials Author: Anna Fučíková Department / Institute: Department of Chemical Physics and Optics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Supervisor of the doctoral thesis: Doc. RNDr. Jan Valenta, Ph.D., Department of Chemical Physics and Optics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Abstract: This work is aimed at development of new fluorescent labels based on silicon nanocrystals. Nanodiamonds and commercial CdSe quantum dots have been used as comparative materials. Silicon nanocrystals are relatively small (1-4 nm) compared to other studied nanomaterials. They are prepared by electro-chemical etching and their surface can be activated by various molecules which strongly influences luminescence properties. Luminescence quantum efficiency can be as high as 30 % and perfectly photostable even in biological environment. Si nanocrystals are biodegradable in a living organism within reasonable time scale and non-toxic. We are able to detect luminescence of single nanocrystals, even inside living cells, with use of our micro-spectroscopy apparatus. Nanodiamonds have weak luminescence; they are toxic at higher dosages and very stable in living bodies (without available technique how to remove them). Studied CdSe...

Název práce: Bioaplikace nových nanostrukturních materiálů Autor: Anna Fučíková Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze Vedoucí doktorské práce: Doc. RNDr. Jan Valenta, Ph.D. Katedra chemické fyziky a optiky, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze Abstrakt: Tato práce se zabývá vývojem nových fluorescenčních značek na bázi křemíkových nanokrystalů. Pro srovnání jsou zkoumány také nanodiamanty a komerční kvantové tečky na bázi CdSe. Křemíkové nanokrystaly jsou malé (1-4 nm) ve srovnání s ostatními testovanými nanočasticemi; připravujeme je pomocí elektro-chemického leptání v roztoku HF. Povrch Si nanokrystalů lze aktivovat různými molekulami a tím modifikovat jejich luminiscenční vlastnosti. Luminiscence má kvantovou účinnost až 30 % a je relativně fotostabilní (na rozdíl od ostatních fluorescenčních značek, které vybělují) Si nanočástice jsou poměrně stabilní v biologickém prostředí, z dlouhodobého hlediska ovšem biodegradabilní a netoxické. Pomocí mikro-spektroskopie jsme schopni pozorovat jednotlivé luminiskující Si nanokrystaly a to i uvnitř živých buněk. Studované nanodiamanty vykazují pouze slabou luminiscenci, jsou velmi stabilní v biologickém prostředí, ale neodbouratelné a při větších koncentracích značně toxické. Komerční...