Luminescent nanoparticles for 3D imaging

Cieľom tejto diplomovej práce je štúdium optických vlastností nových -konjugovaných molekúl na báze látky 1,4-di(4'-N,N-difenylaminostyryl) benzénu a ich potencionálnej aplikácie ako prostriedkov pre pokročilé zobrazovacie techniky biologických preparátov, tzv. multifotónovou mikroskopiou. Práca sa zameriava predovšetkým na charakterizáciu ich optických vlastností a stanovenie ich dvojfotónového absorpčného prierezu pomocou unikátnej laserovej aparatúry. Ďalej je tiež rozvinutá vhodná metodika prípravy nanočastíc z týchto molekúl, ich charakterizácia a stabilita. V práci je tiež skúmaný vplyv štruktúry na optické vlastnosti týchto derivátov. Bola preukázaná spojitosť medzi dĺžkou konjugovaného systému a prítomnosťou substituentov na hlavnom reťazci a optickými vlastnosťami molekúl v prostredí rozpúšťadla, polohu a tvar dvojfotónového absorpčného spektra a hodnotu dvojfotónového absorpčného prierezu. V práci bolo preukázané, že táto látka si zachováva svoje unikátne fluorescenčné vlastnosti aj vo forme nanočastíc a javí sa teda ako vhodný kandidát pre pozorovanie biologických preparátov pomocou multifotónovej fluorescenčnej mikroskopie. Práca tak prispieva k vytvoreniu vedomostnej základne pre návrh chemickej štruktúry molekúl s optimalizovanými vlastnosťami.The aim of this diploma thesis is to study the optical properties of new -conjugated molecules based on 1,4-di(4'-N, N-diphenylaminostyryl)benzene and their potential application in advanced imaging techniques of biological specimens, the so-called multiphoton microscopy. The thesis focuses mainly on the characterization of their optical properties and the determination of their two-photon absorption cross-section using a unique laser equipment. Furthermore, a suitable methodology for the preparation of nanoparticles from these molecules, their characterization and stability are also developed. The thesis also investigates the influence of structure on the optical properties of these molecules. The relation between the length of the conjugated system and the presence of substituents on the backbone has been shown for the optical properties of the molecules in the solvent, the position and shape of the two-photon absorption spectrum and the value of two-photon absorption cross-section. It has been shown that this substance retains its unique fluorescent properties even in the form of nanoparticles and therefore appears to be a suitable candidate for the observation of biological specimens using multiphoton fluorescence microscopy. The work contributes to the knowledge base for the design of the chemical structure of molecules with desired properties.