This thesis deals with the preparation, characterization methods and in vitro imaging of nanoparticles with great potential for medical diagnostics. A key role in this work occupy nanoparticles comprising a core of calcium tungstate, CaWO4, covered by a natural polysaccharide together serve as a suitable model contrast agent for cell imaging techniques. CaWO4 natural properties such as the absorption of X-rays, natural fluorescence capabilities and capacities for doping fluorescently active lanthanides, makes from nanoparticles suitable candidates for the position of contrast agents for imaging in the diagnosis of oncological diseases. Moreover, by coverage of the inorganic core by natural polysaccharide nanoparticles reach the desired size and the possibility of active targeting to specific or nonspecific interactions with the cell membrane, which are key factors in in vitro cell studies. It was found the most suitable synthesis both doped and undoped core of this model reaching the formation of spherical particles of colloidal dimensions. Doping was realized by red fluorescent trivalent europium, Eu3+ , and green fluorescent trivalent terbium, Tb3+ , and neither of these dopants affected the original crystalline structure CaWO4. In the next stage, these fluorescent nuclei successfully dispersed...

Fotonická krystalická vlákna (PCF) představují slibný nástroj pro spojení technik známých z mikroskopie rastrovací sondou, elektronové mikroskopie a systémů pro vstřikování plynu. Přivedení světla a přenos pracovního plynu současně do blízkosti vzorku umístěného uvnitř elektronového mikroskopu přináší nové možnosti experimentů. PCF by mohly být použity nejen k charakterizaci nebo modifikaci struktur na mikroskopické úrovni, ale také k jejich výrobě. Tato práce se zabývá výzkumem literárních zdrojů s tématikou fotonických krystalů s důrazem na PCF. Leptání PCF pomocí kyseliny fluorovodíkové bez poškození jejich vnitřní struktury je experimentálně studováno s velkou precizností. Optické vlastnosti závislé na geometrii PCF jsou testovány pro různé modifikace PCF. Dále se práce zabývá spojením PCF s mikroskopií atomárních sil a následnou integrací do elektronového mikroskopu.

The diploma thesis deals with the study of bent FRP reinforcements with the main focus on the methods of production of bent FRP reinforcement, examples of their application in structures. The work also mentions the effects of aggressive environments on the durability of FRP. In the practical part, a search of the possibilities of testing the properties of bent FRP reinforcement. Subsequently, an experiment is designed and performed to monitor changes in the properties of straight and bent FRP reinforcement exposed to the alkaline environment and water at 20 °C and 40 °C. Finally, the evaluation of changes in mechanical properties and observation of reinforcements using optical and scanning electron microscopy is performed.

The diploma thesis deals with the registration of images taken with the multimodal holographic microscope (MHM). The summary covers the fluorescent and holographic microscopy, and the multimodal holographic microscope combining both these microscopy types. Every pair of the images needs to be aligned in order to gain new information by combining both image types. The thesis contains an algorithm that registers images by phase correlation as well as a process created in MATLAB in accordance with the algorithm. The most important procedure parameters’ influence on the registration success is described and the results are annotated.

Disertační práce se zabývá studiem povrchových vlastností jedno a vícevrstvých filmů deponovaných z vinyltriethoxysilanových a tetravinylsilanových monomerů. Zabývá se také charakterizací adheze jednovrstvých filmů z tetravinylsilanu. Plazmaticky polymerizované tenké vrstvy byly připraveny na leštěných křemíkových substrátech pomocí plazmové depozice z plynné fáze za ustálených podmínek. Povrchové vlastnosti vrstev byly charakterizovány pomocí různých metod rastrovací sondové mikroskopie a nanoindentačních technik jako je konvenční a cyklická nanoindentace. Vrypový test byl použit pro charakterizaci vlastností adheze vrstev. Jednovrstvé filmy připravené za různých depozičních podmínek byly charakterizovány s ohledem na povrchové morfologie a mechanické vlastností (modul pružnosti, tvrdost). Výsledky morfologie povrchu, analýzy zrn, nanoindentace, analýzy konečných prvků a modulů mapování pomohly rozlišit hybridní charakter filmů, které byly deponovány při vyšších výkonech RF-výboje. Nový přístup byl použit v povrchové charakterizaci vícevrstvého filmu pomocí rastrovací sondové mikroskopie a nanoindentace. Adhezívní chování plazmaticky polymerizovaných vrstev různých mechanických vlastností a tloušťek bylo analyzováno pomocí normálních a laterálních síl, koeficientu tření, a snímků vrypů získaných pomocí mikroskopie atomárních sil.

Disertační práce se zabývá studiem strukturních a mechanických vlastností anorganických materiálů. Cílem je nalezení jednotlivých fází ve zkoumaném materiálu a hlavně lokalizace (mechanicky) nejslabšího místa, jeho ovlivnění a následně výroba materiálu o lepších mechanických vlastnostech. Z důvodu velkého množství použitých metod je základní teorie vložena vždy na začátku příslušné kapitoly. Taktéž z důvodu značného množství výsledků jsou na konci kapitol uvedeny dílčí závěry. Práce je rozdělena na tři části, kdy první se zabývá seznámením s možnostmi modelování mikro-mechanických vlastností a provedením experimentů umožňujících posouzení rozsahu platnosti některého modelu. V druhé části je provedeno shrnutí současných možností indentačních zkoušek pro měření mechanických vlastností strukturních složek betonu a praktické zvládnutí metodiky vhodné k užití pro výzkum materiálů zkoumaných domovským pracovištěm. V třetí části je navržena metoda identifikace nejslabších článků struktury anorganických pojiv a její ověření na konkrétním materiálu zkoumaném na domovském pracovišti. V této dizertační práci jsou použity tyto metody: kalorimetrie, ultrazvukové testování, jednoosá pevnost v tlaku, nanoindentace, korelativní mikroskopie a rastrovací elektronová mikroskopie s energiově disperzním spektrometrem. Dílčími výsledky jsou kompletní charakterizace cementových materiálů, upřesnění stávajících poznatků a nalezení optimálního postupu pro charakterizaci. Hlavním výsledkem je inovativní přístup vedoucí k pozitivnímu ovlivnění materiálu.

Es wird ein Verfahren zur lokalisierten elektrochemischen Abscheidung metallischer Strukturen aus Kapillarsonden vorgestellt. Der experimentelle Aufbau, die Herstellung der Sonden, das Arbeiten im Nahfeld der Probe (Scherkraft-Abstandsdetektion)sowie die verschiedenen Beschaltungmöglichkeiten der elektrochemischen Zelle werden ausführlich beschrieben. Ergänzend zu den experimentellen Arbeiten werden einerseits numerische Simulationen gezeigt, die zur Veranschaulichung der Potentialverteilung in der Apexregion dienen und qualitativ beschreiben, wie sich das Schichtdickenprofil der abgeschiedenen Strukturen mit den einstellbaren Parametern (Elektrodenpotentiale, Spitze-Probe-Abstand) variieren läßt. Andererseits werden die verschiedenen Beschaltungsmöglichkeiten der Zelle anhand von Schaltungssimulationen verglichen und so die Wahl des günstigsten Arbeitspunktes für die in den Experimenten verwendete (bi)-potentiostatische Abscheidung diskutiert. Mit dieser Anordnung wurden lokalisiert Cluster in einer porösen Aluminiumoxidmembran deponiert und anschließend abgebildet. In weiteren Strukturierungsversuchen wurden Kupfer bzw. Gold lokalisiert elektrochemisch auf ITO abgeschieden, wobei das Schichtwachstum simultan optisch in Transmission beobachtet wurde. Es werden u.a. Strukturen erzeugt, deren laterale Abmessungen kleiner als der Kapillardurchmesser sind (Fokussierung, max. Verhältnis 8:1). Die derzeit kleinsten elektrochemisch erzeugbaren Strukturen haben eine laterale Ausdehnung von ca. 5 Mikrometern. / A method for the localized electrochemical deposition of metal structures using capillary tips is presented. The experimental set-up, the tip preparation, the distance detection in near-field operation (shear-force detection), as well as the different types of circuiting of the electrochemical cell are described in detail. In addition to the experimental work, numerical simulations for the qualitative visualization of the potential distribution around the apex region show, how the films thickness profile can be adjusted with the variable parameters (electrode voltages, tip-sample distance). Circuit simulations of the electrochemical cell allow to pre-estimate the optimum working conditions for the used (bi)-potentiostatic electrode set-up. With this method, clusters have been deposited in a thin film of porous alumin oxide and imaged in shear-force mode. Gold and copper structures have been deposited on ITO, while the film growth was observed optically. The lateral dimension of the deposited structures can be smaller than the inner diameter of the capillaries (maximum focus: 8:1). The smallest structures produced in this work have lateral dimensions of 5 micrometers.

Preparation of biological samples for transmission electron microscopy is not a trivial task. The samples must withstand a vacuum environment present inside a microscope, and it is often necessary to use non-physiological procedures for their processing. These procedures usually involve aldehyde-based fixation, replacing water with alcohol (i.e. dehydration/substitution), and embedding into a resin, which creates support for the subsequent preparation of thin sections that can be placed into the microscope. In the last decade, the method of cryo-fixation (vitrification) using ultra-fast high-pressure freezing followed by freeze substitution and low-temperature resin embedding gained a dominant position in the cell biology research. In this way, a range of biological samples with a thicknesses up to several hundreds of micrometers was successfully vitrified to a state that was closely related to their in vivo structures. The cryo-fixation of isolated biological objects (with a limited thickness up to several micrometers) is possible in a thin layer of vitrified water by plunge freezing at ambient pressure. In combination with electron cryo-microscopy, this method has become the most effective and fundamental principle for the high-resolution studies and image analysis of fully hydrated samples...

Intravital microscopy (IVM) is a well-established imaging technique for real-time monitoring of microscale lung tissue dynamics. Although accepted as a gold standard in respiratory research, its characteristic image features are scarcely understood, especially when trying to determine the actual position of alveolar walls. To allow correct interpretation of these images with respect to the true geometry of the lung parenchyma, we analyzed IVM data of alveoli in a mouse model in comparison with simultaneously acquired optical coherence tomography images. Several IVM characteristics, such as double ring structures or disappearing alveoli in regions of liquid filling, could be identified and related to the position of alveoli relative to each other. Utilizing a ray tracing approach based on an idealized geometry of the mouse lung parenchyma, two major reflection processes could be attributed to the IVM image formation: partial reflection and total internal reflection between adjacent alveoli. Considering the origin of the reflexes, a model was developed to determine the true position of alveolar walls within IVM images. These results allow thorough understanding of IVM data and may serve as a basis for the correction of alveolar sizes for more accurate quantitative analysis within future studies of lung tissue dynamics.

10 SUMMARY Proteins represent one of the basic building blocks of all organisms. To understand their function at the molecular level is one the critical goals of current biological, biochemical and biophysical research. It is important to characterise all aspects that affect the localisation of proteins into different compartments with specific functions, the dynamic structure of proteins and their role in multiprotein assemblies, because altering these properties can lead to various diseases. Most of the proteomic studies are nowadays performed using biochemical approaches that allow us to study multicellular organism or tissue at once. The disadvantage of these methods is complex preparation of sample and the need for a large number of cells, which leads to the loss of information at the molecular level and in individual cells. On the contrary, microscopy can provide rather detailed information about proteins of interest and at the level of a single cell. A variety of fluorescence microscopy methods in combination with recombinant DNA techniques were applied to elucidate subcellular localisation of transmembrane adaptor proteins (TRAPs) in human lymphocytes and their nanoscopic organisation at the plasma membrane. Linker of activation of T lymphocytes (LAT), phosphoprotein associated with...