Mechanismus plastifikace polyhydroxyalkonátů v mikrobiálních buňkách – inspirace pro vývoj artificiálních nosičových systémů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Diplomová práce je zaměřena na studium mechanismu plastifikace polyhydroxyalkanoátů (PHA) in vivo, přičemž se soustředí především na metody izolace nativních PHA granulí a fyzikální, resp. chemické metody iniciace jejich fázových přechodů. V práci zpracovaná Literární rešerše pojednává o tomto mikrobiálním polyesteru a dále se zaměřuje na jednotlivé metody izolace PHA z bakteriálních buněk. Hlavní náplní experimentální práce byla optimalizace postupu izolace nativních PHA granulí, a dále návrh a testování postupů, které iniciují krystalizaci PHA v izolovaných granulích, a také analytických postupů, jak tento fázový přechod korektně detekovat. Izolace PHA granulí z bakterií Cupriavidus necator se prováděla pomocí enzymů, několikanásobného odstředění a rozrušením buněk ultrazvukem. K detekci krystalizace PHA se používala infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) a enzymatická metoda, při níž je amorfní PHA selektivně degradováno PHA-depolymerázou s turbidimetrickou detekcí jeho úbytku v disperzi. V rámci podrobnějšího studia mechanismu plastifikace PHA v granulích byly využity techniky založené na fluorescenčním barvení granulí (fluorescenční spektroskopie a průtoková cytometrie). Výsledky provedených analýz mimo jiné potvrdily, že optimalizovaným postupem je možné izolovat granule v amorfním stavu, které zůstávají amorfní i po vysušení a jsou svými základními fyzikálně-chemickými vlastnostmi srovnatelné s nativními granulemi.
The diploma thesis is focused on the study of the mechanism of plasticization of polyhydroxyalkanoates (PHA) in vivo, focusing mainly on methods of isolation native PHA granules and physical and chemical methods of initiation their phase transitions. The literature search prepared in this work deals with this microbial polyester and further focuses on individual methods of isolating PHA from bacterial cells. The main task of the experimental work was to optimize the isolation process of native PHA granules, as well as to design and test processes that initiate the PHA crystallization in isolated granules, as well as analytical procedures to correctly detect this phase transition. Isolation of PHA granules from Cupriavidus necator was performed by enzymes, centrifugation several times and sonication of the cells. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and an enzymatic method in which amorphous PHA is selectively degraded by PHA-depolymerase with turbidimetric detection of its loss in dispersion was used to detect PHA crystallization. Techniques based on fluorescence staining of granules (fluorescence spectroscopy and flow cytometry) were used in a more detailed study of the mechanism of PHA plasticization in granules. The results of the analyzes confirmed, among other things, that the optimized procedure makes it possible to isolate granules in the amorphous state, which remain amorphous even after drying and are comparable to native granules in their basic physicochemical properties.
The diploma thesis is focused on the study of the mechanism of plasticization of polyhydroxyalkanoates (PHA) in vivo, focusing mainly on methods of isolation native PHA granules and physical and chemical methods of initiation their phase transitions. The literature search prepared in this work deals with this microbial polyester and further focuses on individual methods of isolating PHA from bacterial cells. The main task of the experimental work was to optimize the isolation process of native PHA granules, as well as to design and test processes that initiate the PHA crystallization in isolated granules, as well as analytical procedures to correctly detect this phase transition. Isolation of PHA granules from Cupriavidus necator was performed by enzymes, centrifugation several times and sonication of the cells. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and an enzymatic method in which amorphous PHA is selectively degraded by PHA-depolymerase with turbidimetric detection of its loss in dispersion was used to detect PHA crystallization. Techniques based on fluorescence staining of granules (fluorescence spectroscopy and flow cytometry) were used in a more detailed study of the mechanism of PHA plasticization in granules. The results of the analyzes confirmed, among other things, that the optimized procedure makes it possible to isolate granules in the amorphous state, which remain amorphous even after drying and are comparable to native granules in their basic physicochemical properties.
Description
Keywords
Polyhydroxyalkanoáty, polyhydroxybutyráty, Cupriavidus necator, izolace granulí, krystalinita, PHA depolymeráza, infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací, spektrofluorimetrie, průtoková cytometrie, Polyhydroxyalkanoates, polyhydroxybutyrates, Cupriavidus necator, granule isolation, crystallinity, PHA depolymerase, Fourier transform infrared spectroscopy, spectrofluorimetry, flow cytometry
Citation
LICZKA, J. Mechanismus plastifikace polyhydroxyalkonátů v mikrobiálních buňkách – inspirace pro vývoj artificiálních nosičových systémů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie pro medicínské aplikace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2021-09-02
Defence
Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl velmi dobrý výtah výsledků své diplomové práce, zodpověděl dotazy oponentské i členů komise, reagoval na připomínky k práci. V diskusi tak student prokázal velmi dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila jeho diplomovou práci celkově jako velmi dobrou.
Dzik: Jaký je vztah mezi rychlostí depolymerace a krystalinitou?
Márová: Jak moc referenční byly „referenční“ granule? Jak dostupná je použitá depolymeráza?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení