Využití křemičitých struktur rozsivek a chrysomonád v nanotechnologiích

Abstract

Rozsivky a chrysomonády (chrysofyta) jsou jednobuněčné organismy se schopností biomineralizace dovedené k dokonalosti. Zabudováváním křemíku do svých schránek tvoří rozsivky propracované křemičité 3D struktury nesoucí hierarchicky uspořádané póry různé velikosti (na úrovni mikro- a nanoměřítka). Rozsivky se v přírodě vyskytují téměř ve všech vodních a aeroterestrických prostředích. Podílejí se na globálním cyklu Si a představují významné primární producenty. Jejich schránky (frustuly) mají druhově specifickou morfologii. Frustula má unikátní optické, fotonické a mechanické vlastnosti. Na Zemi je více než 12 000 druhů rozsivek, což představuje poměrně obrovskou diverzitu tvarů křemičitých schránek, které lze využít v nanotechnologích, přesto se zatím experimentálně pracuje jen s několika málo druhy. Silifikující chrysofyta mají buňky pokryté šupinami stejného chemického složení, jako frustuly rozsivek. Využití křemičitých šupin těchto organismů v nanotechnologiích je zatím zcela na počátku. Cílem bakalářské práce je shrnout znalosti o využití rozsivek a chrysomonád ve vznikajících technologiích, a sumarizovat dosud publikované informace o využití frustul pro biosensing. Perspektivní je využití frustul pro dopravu a selektivní uvolnění terapeutických látek, což by mohlo otevřít rozsivkám široké pole...

Diatoms and chrysophytes are single-celled organisms who have mastered the ability of controlling the biomineralization process. By incorporating silicon into their cell walls diatoms are able to create elaborate 3D silica structures with hierarchically ordered patterns and pores at the nano- to millimetre scale. In nature, diatoms inhabit almost all aqutic and aeroterrestrial environments. They play an important role in the global biogeochemichal silicon cycle and contribute significantly to oceanic primary production. The morphology of diatom cell walls (frustules) is species specific and the frustules exhibit unique photonic, optical and mechanical properties. There are more than 12 000 diatom species on earth, which represents the vast diversity of silica frustule shapes, applicable in nanotechnologies. However, only a few species have been used in experimental praxis so far. The cells of silicifying chrysophytes are covered with scales composed of the same material as the diatom frustules. The potentional use of chrysophyte silica scales in nanotechnologies is in the early stages of investigation. The aim of this bachelor's thesis is to recapitulate the findings on diatom and chrysophyte silica structures use in emerging nanotechnology applications, and to summarize published information on...