ONDRUCH, V. Analýza signalů tlustovrstvých ampérometrických senzorů a jejich použití pro měření a charakterizaci enzymů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Ing. Vít Ondruch řešil svoji disertační práci v návaznosti na projekty MPO ČR a výzkumný záměr MSM 00216 30503. Téma práce Analýza signálů tlustovrstvých amperometrických senzorů a jejich použití pro měření a charakterizaci enzymů se zabývá výzkumem biosenzorů a zejména metodami zpracování elektrických signálů měřicích elektrod. Při řešení disertační práce se formou rešerše seznámil s publikacemi a příspěvky na konferencích zejména z oboru biosenzorů, chemických senzorů, enzymové kinetiky, pesticidů a zejména měření a vyhodnocování senzorických signálů. Ing. Ondruch se zaměřil zejména na analýzu, následné zpracování a vyhodnocení signálů tlustovrstvých amperometrických senzorů implementací metody synchronní detekce. Během řešení disertační práce a studia předmětů v dané odborné oblasti se zapojil i do výuky studentů v bakalářském studiu v předmětech BDOM a BESO, avšak jenom v nezbytném rozsahu požadovaném pravidly doktorského studia. Při svém doktorském studiu a řešení disertační práce Ing. Vít Ondruch prokázal schopnosti vědecky pracovat. Jeho disertační práci doporučuji k obhajobě.
Analýza signálů tlustovrstvých ampérometrických senzorů a jejich použití pro měření a charakterizaci enzymů doktorandská práce pana Ing. Víta Ondrucha V Brně dne 13. listopadu 2009 Předkládaná doktorandská práce Ing. Víta Ondrucha je zaměřena na analýzu signálů ampérometrických senzorů a jejich případné aplikace v biochemii. Práce je napsána klasickým způsobem a je členěna na úvod, základní seznámení o enzymech a senzorech. Následuje kapitola věnovaná analýze signálů pomocí několika matematických postupů. V další kapitole jsou rozepisovány aplikace biosenzorů do oblasti sledování fotosyntézy. Tyto kapitoly jsou následovány teorií fotosyntézy a programové analýzy. Po teoretickém bloku jsou popsány materiály a metody, výsledky s diskusí a závěr. Nechybí seznam použité literatury a formulace závěrů. Celkový rozsah díla je 71 stran včetně literatury. Text práce je napsán v anglickém jazyce. Podle názoru oponenta chybí jakákoliv práce uveřejněná v odborném recenzovaném periodiku, což by již mělo být běžnou součástí každé odborné vědecké práce (minimálně jeden). Po formální stránce předložený text doktorandské práce splňuje všechny nároky na takovou práci kladené. Oponent v doktorandské práci postrádá vytýčení experimentálních cílů jako samostatný bod práce (to bývá zvykem umístit buď za úvodní část, nebo na začátek experimentální části práce). Z předložených výsledků se oponent domnívá, že cílem práce bylo navrhnout biosenzor založený na PCSII fotosyntetickém systému pro detekci jednoho herbicidního přípravku. Aktuálnosti problematiky obsahu práce Studovaná problematika diskutovaná v předložené doktorandské práci je vysoce aktuální problematikou v oblasti senzorové analýzy cizorodých sloučenin v prostředí. Sledování pesticidů, především jejich reziduí v životním prostřední je velmi potřebné a řada laboratoří na problematice intenzivně pracuje. Zvolené vědecké metody pro zpracování tématu Oponent se domnívá, že po formální stránce měly být kapitoly 2 až 5 součástí kapitoly 1(Teoretické literární části). Diskutabilní je také rozdělení dalších kapitol. Ty by pravděpodobně měly logičtější návaznost při spojení kapitoly 2 s kapitolou 4.2 a 5.1. Podobně spojení kapitoly 5.2 s kapitolou 4.1. Po obsahové stránce autor předkládané práce v literárním přehledu zcela opomněl podat čtenáři informaci o skupině látek, kterou se zabýval. Kapitola 4.2.1, která by měla být nejdůležitější částí literárního přehledu je jí věnováno asi půl strany. Navíc bohužel informacím, které jsou snadno dostupné je věnován značný prostor. Kromě toho by doktorandská rešerše měla zahrnovat minimálně 100 až 150 odkazů na nejnovější literaturu (mimo internet). K předložené práci má oponent několik dotazů: a) Mohl by autor prezentovat jednoduché a názorné schéma provedeného experimentu? b) Ve výsledkové části se objevuje série obrázků, které by si pravděpodobně zasloužily podrobnější rozpracování. Co je a jak se získá signal correlation a následný ukazatel correlation parametr? c) Jak se liší normalizované signály v obrázcích 7.2 c) a 7.2 f), 7.3 c, 7.3 f) a 7.4 c) a 7.4 f) když se předpokládá, ovlivnění studovanou látkou? Oponentovi se ukázané signály zdají stejné? Teprve na výsledném obrázku 7.4 g) je pozorovatelný efekt studované sloučeniny. d) Obrázek 7.5 lze považovat za velmi důležitý výstup, ale jeho prezentace by měla být podrobnější. Je skutečně velmi obtížné, aby se čtenář méně znalý problematiky v uvedeném obrázku orientoval. e) Po formální stránce chybí obrázkům podrobná legenda (koncentrace, časy, proudy, napětí….). f) V práci chybí podrobnější data k analytické charakterizaci detekce pesticidu biosenzorem. Především kolik bylo provedeno opakování, jaké byly relativní chyby stanovení. Jaké byly limity detekce a kvantifikace g) Je uvedeného biosenzoru možné využít pro analýzu reálného vzorku? Jak ovlivňovala případná matrice analytický signál? h) Jaké reálné vzorky by bylo možné analyzovat? i) Pro analýzu bylo možné použít připravený biosenzor vícekrát? Jaká byla opakovatelnost stanovení? j) Byly nějaká závažné důvody, proč autor doktorandské práce nepřiložil text článku připravovaného do prestižního Biosensors and Bioelectronics (citace 27). Začlenění tohoto článku by výrazně zvýšilo kvalitu předkládané práce a zjednodušilo posouzení oponentovidef k) . Předloženou doktorandskou práci mohu doporučit k obhajobě a po jejím úspěšném obhájené dále postoupit k získání vědecké hodnosti Ph.D. René Kizek Ústav chemie a biochemie Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně,
Oponentský posudek dizertační práce Ing. Víta Ondrucha, posluchače Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Název práce: Analýza signálů tlustovrstvých ampérometrických senzorů a jejich použití pro měření a charakterizaci enzymů (anglicky Analysis of thick film amperometrical sensors signal and its usage for measurement and characterization of enzymes) Tématem předložené dizertační práce bylo studium chování elektrochemických enzymových biosenzorů použitím metody synchronní detekce. Dizertace má dobrou grafickou úpravu, je ucelená a přehledná s odpovídající strukturou dizertačních prací: shrnutí, prohlášení, obsah, přehled současných poznatků, materiál a metody, výsledky s diskusí, závěry a přehled literatury. Na konci práce zařadil autor dodatek (Enzyme kinetics analysis). Výsledky jsou dobře diskutované, úprava obrázků je výborná. Chybí však jasně definovaná kapitola cíle práce, které by měly odpovídat závěry. Oceňuji, že autor zařadil na začátku práce přehledný popis zkratek a konci práce také životopis. Ještě bych doporučil zařadit seznam autorových publikovaných prací a projektů, které řešil. Práce má poměrně dlouhý literární úvod. Kapitola výsledky obsahuje dostatečné množství dat celkem logicky uspořádaných. Teorie a metodika výpočtů jsou zpracovány velmi podrobně a pečlivě. Tvrdím, že dobrá dizertace založená na méně výsledcích je lepší než špatná obsahující mnoho dat. Jazykově má dizertace dobrou úroveň, i když v některých částech je text poněkud rozvláčný a těžkopádný a dal by se výrazně zhustit (Introduction). Např. str. 45, část 6.3: "In order to open up the posibility of providing a synchronous mode of detection, its experimental proof became inevitable." Gramatických chyb a překlepů není mnoho a nejsou závažné. Případné uveřejnění výsledků v odborném časopise bude vyžadovat zhuštění a úpravu textu. Obecná doporučení: " Název práce je nejednoznačný a složitý - podle mého názoru by měl být stručnější a údernější, např. "Thick-film amperometrical biosensors: the use of signal analysis for enzyme characterization". " Poněkud nelogické se mi jeví oddělení čtyř úvodních kapitol - vložil bych je do jedné kapitoly a použil dvouúrovňové číslování: 1. Introduction; 1.1 Enzymes; 1.2 Sensors; 1.3 Synchronous Detection Method. " Úvodní část práce (str. 1-31) je podle mého názoru příliš dlouhá; tvoří téměř polovinu práce. Např. první odstavec Introduction je zbytečný a patří jinam (např. do části 1.2 Biosensors, a v podkapitole 3. Sensors se téma opakuje v části 3.3 Biosensors). Výrazně bych zkrátil především část 2. Enzymes (str. 4-26), kde jsou obecné učebnicové poznatky a odvození (např. rovnice Michaelise a Mentenové). Nejsou příliš jasné odkazy (učebnice, knihy, články), odkud autor čerpal. V úvodu bych doporučil ponechat pouze části textu potřebné pro odvození teorie této práce. Vše co souvisí s materiálem a metodami vlastní práce bych dal do příslušných kapitol. " Naopak, v této technicky zaměřené práci bych doporučil uvést základní popis funkce 2. fotosystému (např. v rozsahu citované učebnice Berg a spol. Biochemistry). Odstavec 4.2.1 popisuje pouze detekci fotosyntetických herbicidů. " V dizertaci chybí jasně definovaná část - cíle práce, nejlépe v bodech. Částečně jsou cíle naznačeny v souhrnu a prvním odstavci úvodu. " Část 4.2 Aplikace metody synchronní detekce pro biosenzory, stejně tak jako část 5 Teorie měla být spíše součástí metod. " Na konci práce je dodatek - Enzyme kinetics analysis, který měl autor, podle mého názoru, zařadit do kapitoly výsledků. " Závěry práce (Conclusions) by byly nejpřehlednější v bodech, jasně a stručně - bez zbytečných odkazů na obrázky, které patří do metod nebo výsledků. Technické poznámky k rukopisu: a. Citace literatury jsou poněkud nepřehledné; doporučil bych vždy autor/ři a rok (např. Berg et al. 2002), od starší citace k novější, což dává více informací než pořadové číslo citace, které je v abecedním seznamu zbytečné. b. Ve většině vědeckých publikací se legenda píše nad tabulku, pod tabulku se dávají poznámky. c. V angličtině jsou poměrně pevná pravidla psaní názvů kapitol: Materials and Methods, Conclusions. d. Doporučil bych psát koncentrace látek 2 × 10-4 M, což je obvyklé; 2.10-4 M může být zdrojem nedorozumění (str. 44). V textu autor někdy udává koncentraci herbicidů jako molární (M), jinde milimolární (mM) (str. 50 vs. str. 54). Mělo by se používat jednotně, aby nedošlo k omylu. e. V odborném anglickém textu se máme vyvarovat výrazů jako 'In order to open up …', 'On the other hand', které jsou zbytečné. Odborné dotazy pro autora do diskuse: " Jaké výhody a nedostatky má grafické řešení rovnice Michaelise a Mentenové v formě přímky? " Jaké jsou základní funkce a vlastnosti 2. fotosystému, které jsou klíčové v procesu fotosyntézy? " Jaká je nejnižší koncentrace herbicidu diuronu, kterou lze zjistit použitím metody SD při měření biosenzory? V čem spočívá výhoda metody SD ve srovnání s metodami, které byly použity pro stanovení meze detekce v dřívějších pracích (např. Koblížek et al. 2002, Malý et al. 2005)? " V kapitole výsledků diskutujete pokles signálu biosenzoru: zda souvisí s inaktivací komplexu PSII nebo to způsobuje jeho vymývání z matrice biosenzoru. Který proces má podle Vás větší podíl? Závěr Dizertační práce splnila svůj hlavní cíl, kterým bylo zavedení a využití metody synchronní detekce pro vyhodnocení signálů měřených fotosyntetickými biosenzory včetně napsání vyhodnocovacího programu SyncDet. Tento výsledek má podstatný přínos a je velmi aktuální, jednak z hlediska vědeckého poznání v tomto oboru, ale také v oblasti praktických aplikací. Dizertace tematicky zapadá do náplně práce Ústavu mikroelektroniky. Části dizertační práce byly publikovány ve sbornících sedmi zahraničních konferencí, kde byl uchazeč prvním autorem. V seznamu publikovaných prací chybí článek v mezinárodním časopise s IF, což pokládám za nedostatek. Autor již připravil rukopis obsahující hlavní část výsledků dizertace pro publikaci v impaktovaném časopise. Velmi důrazně bych doporučil dokončení článku maximální úsilí. Jsem přesvědčen, že Ing. Vít Ondruch má předpoklady pro vědeckou kariéru, pokud se bude cíleně věnovat výzkumné a publikační činnosti. Přesvědčuje o tom odborná úroveň předložené dizertační práce a přehled aktivit. Jako oponent doporučuji dizertační práci vypracovanou Ing. Vítem Ondruchem k obhajobě. 5. listopadu 2009 v Třeboni Doc. RNDr. Jiří Masojídek, CSc. Mikrobiologický ústav AVČR v.v.i. v Třeboni Jihočeská univerzita, Ústav fyzikální biologie v Nových Hradech
eVSKP id 24826