|
|
Design of boron cluster-containing nanostructuresin solution
Fernandez Alvarez, Roberto ; Matějíček, Pavel (vedoucí práce) ; Machalová Šišková, Karolína (oponent) ; Cígler, Petr (oponent)
Náplní této disertační práce bylo studium roztokového chování klastrových sloučenin bóru a jejich interakce s polymery, s důrazem na pochopení zákonitostí vedoucích k tvorbě příslušných nano-struktur. Kromě polymerního systému obsahujícího o-karboran, byl výzkum zaměřen zejména na chování kobalt bis(dikarbollidového) aniontu (COSAN). Hlavní myšlenkou bylo pochopit některé dosud nejasné aspekty micelizace COSANu v souladu s dlouhodobými badatelskými plány v naší skupině. Z toho důvodu byla provedena detailní kalorimetrická studie, která umožnila kromě dalších termodynamických parametrů stanovit hodnotu agregačního čísla solí COSANu při koncentracích blízkých kritické micelární koncentrace (KMK), což je obtížně dostupné pomocí jiných experimentálních technik. Použití acetonitrilu jako příměsi ve vodném roztoku COSANu se ukázalo jako velmi účinný prostředek pro získání alespoň přibližné představy o vnitřní struktuře micel COSANu, což je z experimentálního hlediska jinak velmi obtížné. Z provedených fyzikálně chemických experimentů plyne, že C-H skupiny COSANu pravděpodobně směřují dovnitř nano-agregátů. Dále byla studována solubilizace COSANu v micelách s hydrofobním jádrem a polyelektrolytovou slupkou, kde byl použit COSAN jako modelové léčivo kombinující elektrostatický náboj s hydrofobním...
|
|
|
Self-Assembled Polymer Systems Based on Poly[(N-2,2-difluoroethyl)acrylamide] as Diagnostic and Theranostic Tracers for 19F Magnetic Resonance Imaging
Kolouchová, Kristýna ; Hrubý, Martin (vedoucí práce) ; Matějíček, Pavel (oponent) ; Poučková, Pavla (oponent)
V rámci této disertační práce jsme připravili a charakterizovali celou řadu polymerů citlivých na vnější podněty, které mají potenciální využití jako látky pro neinvazivní zobrazování v medicíně a zároveň jako chytré systémy na cílené doručování léčiv (tzv. theranostika). Všechny systémy popsané v této disertační práci jsou na bázi termoresponzivních kopolymerů (N-2,2-difluorethyl)akrylamidu, které vykazují tzv. dolní kritickou rozpouštěcí teplotu. Tyto polymery jsou rozpustné za nízké teploty a po jejím zvýšení jsou schopné vytvářet samouspořádané supramolekulární částice, což nám umožnuje připravit částice z roztoku polymeru pouze změnou teploty z laboratorní teploty na teplotu lidského těla. Díky vysoké koncentraci magneticky ekvivalentních atomů fluoru jsou všechny tyto polymery vhodné pro zobrazování pomocí fluorové magnetické resonance (19 F MRI). Připravili jsme řadu různých termoresponsivních, termo- a pH- responsivních, termo- a ROS-responsivních (reaktivní formy kyslíku) kopolymerů, které mají potenciální využití pro širokou škálu aplikací v medicíně. Tyto systémy jsme charakterizovali pomocí různých instrumentálních metod jako jsou 1 H a 19 F nukleární magnetická resonance (NMR), gelová permeační chromatografie (SEC), elementární analýza, dynamický a statický rozptyl světla (DLS, SLS),...
|
|
|
Magnetic properties of self-assembled FeRh nanomagnets
Motyčková, Lucie ; Fruchart, Olivier (oponent) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (vedoucí práce)
Magnetic nanoparticles and nanostructured materials are of great promise in many domains, including biomedicine, environmental remediation, or energy harvesting. Therefore, there is an ever-growing interest in their unique nanoscale functionalities as well as in the development of viable fabrication routes. This thesis investigates a self-assembly route, specifically solid-state dewetting of thin films, to produce epitaxial nanoisland arrays of the FeRh alloy on different single-crystal substrates. It is shown that using this fabrication route, the metamagnetic phase transition is preserved in nanoscale confined geometries. The morphology and magnetic properties of the self-assembled FeRh nanomagnets are characterized by a combination of experimental techniques and modeling, finding that their equilibrium shapes and magnetic order are closely interconnected. Furthermore, a route for obtaining free-standing nanoparticles is devised, which could potentially allow using metamagnetic nano-objects in cell cultures and biomedicine in general. To do so, the supported FeRh nanomagnets are released from the substrate via chemical wet etching. The behavior of the nanoparticles and their response to temperature cycling and magnetic field is subsequently studied in a liquid environment. The metamagnetic properties of separated nanoparticles are characterized using vibrating sample magnetometry.
|
|
|
Beating Intracellular Bacterial Infections with Polymeric Nanobead-Based Interventions: Development, Structure Characterization, and Analysis
Trousil, Jiří ; Hrubý, Martin (vedoucí práce) ; Záruba, Kamil (oponent) ; Kročová, Zuzana (oponent)
Navzdory dostupnosti antibakteriální chemoterapeutické a antibiotické léčby po více než sto let představují bakteriální infekce způsobené vnitrobuněčnými parazity hlavní příčinu globální morbidity a mortality. Je tomu zejména díky schopnosti těchto bakteriálních patogenů unikat dosahu imunitního systému a množit se uvnitř hostitelských buněk (např. makrofágů). Typickými zástupci vnitrobuněčných patogenů jsou Legionella pneumophila, Francisella tularensis a Mycobacterium tuberculosis, původci legionelózy, tularémie a tuberkulózy. Díky tomu, že jsou kultury zmiňovaných patogenů snadno aerosolizovatelné, navíc mohou představovat riziko spadající do kontextu bioterorismu. Tuberkulózu lze mezi fatálními infekcemi řadit celosvětově na druhé místo hned za HIV, přestože funkční léčba či očkování je k dispozici již přes půl století. Konvenční léčba, založená na několikaměsíčním podávání koktejlu antibiotik, je velice obtížná, jelikož vnitrobuněčně ukryté mykobakterie unikají dosahu obranných mechanismů hostitelských buněk. To spolu s nespolupracujícími pacienty může vést k selekci rezistentních kmenů. Jedním z možných přístupů je využití nanočástic, které představují nástroj cílení antibiotik do hostitelských buněk a tím podstatné zefektivnění terapie. Makrofágy, buňky imunitního systému, jsou totiž ze své podstaty...
|
|
|
The study of the association behavior of the amphiphilic copolymers in solutions containing low molar compounds by means of computer simulations.
Šindelka, Karel
Název: Studium asociačního chování amfifilních kopolymerů v roztocích obsa- hujících nízkomolekulární látky pomocí počítačových simulací Autor: Karel Šindelka Department: Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova Supervisor: Doc. Ing. Zuzana Limpouchová, Csc. Abstrakt Dizertační práce se zabývá studiem elektrostatické asociace v polymerních roz- tocích obsahujících blokové polyelektrolytové (PE) kopolymery spolu se surfak- tanty, neutrálními homopolymery nebo jinými opačně nabitými polyelektrolyty. Bylo ukázáno, že tvorba asociátů závisí nejen na kooperativních elektrostatických interakcích mezi opačně nabitými PE řetězci, ale i na charakteru amfifilních in- terakcí polyelektrolytů a na kompatibilitě kopolymerních bloků. Polyelektrolyty s nekompatibilními bloky tvoří jasně definované struktury s hydrofobním jádrem a rozpustnou slupkou, zatímco v případě polyelektrolytů s kompatibilními bloky vznikají velké nejasně definované " crew-cut" agregáty. V nestechiometrických směsích PE kopolymerů s nekompatibilními bloky jsou agregované nanočástice menší než ve stechiometrických směsích a tyto nanočástice jsou navíc nabité. Nestabilita větších agregátů závisí na způsobu zavedení pře- bytku náboje: největší...
|
|
|
Towards lateral interactions within self-organized monomolecular layers
Staněk, Jan ; Baše, Tomáš (vedoucí práce) ; Bastl, Zdeněk (oponent)
Tato práce se zaměřuje na využití chemických principů pro stabilizaci samouspořádaných monovrstev karboranthiolů na rovném zlatém povrchu. Byly předneseny návrhy využívající tvorbu mezimolekulárních koordinačních komplexů a mezimolekulových dipólových interakcí, byla vypracována odpovídající literární rešerše. Byly provedeny předběžné experimenty, které měly za cíl otestovat možnosti a úskalí chemických reakcích vázaných k monovrstvou modifikovanému povrchu. Tyto experimenty prokázaly, že není možné využít reakční podmínky používané pro běžnou syntézu, jelikož snadno dochází k poškození monovrstvy a k tvorbě nežádoucích produktů. Citlivost monovrstev k reakčním podmínkám a potřeba použití analytických metod citlivých k malým koncentracím chemických látek vázaných k povrchu vedly k přednostnímu sledování tvorby mezimolekulárních koordinačních komplexů v rámci ω-karboxylovaných monovrstev 1-COOH-9-SH-meta-karboranu (M1-COOH), čímž tato práce navazuje na autorovu bakalářskou práci, jež se zabývala vlastnostmi volných karboxylovaných izomerů karboranthiolů. Principy stabilizace monovrstev, které nevycházejí z koordinační chemie jsou pak v krátkosti diskutovány ve snaze ukázat možnosti budoucí práce a k přiblížení širších souvislostí tématu. Jelikož koncentrace molekul vázaných k povrchu ve formě...
|
|
|
Magnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocomposites
Zbončák, Marek ; Khúnová,, Viera (oponent) ; Crosby, Alfred (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Magnetically directed self-assembly in polymer nanocomposites is studied in this dissertation thesis. Structuring of the polymer nanocomposites by application of relatively weak external magnetic fields (B=0-50 mT) has been proven to be convenient method for the control of their nano- and microstructure. The effect of the field strength, particle loading, viscosity and assembling time on the resulted structure was studied in different systems such as photopolymer, polyurethane or colloidally dispersed magnetic nanoparticles in acetone with a small amount of dissolved polymer. Self-assembled structures – without application of the external magnetic field exhibit a multi-step aggregation into nanoparticle assemblies with a complex shape. By the calculation of interaction energies between the nanoparticles, magnetic interactions were attributed to be mainly responsible for the aggregation in self-assembled systems. With an increasing magnetic field, magnetic nanoparticles are rapidly arranged into high aspect ratio one-dimensional particle chains with a homogenous orientation in the bulk polymer matrix. After prolonged assembling time, the structures gradually grow from small submicro structures to large microscopic superstructures. This method exhibits large potential to be used for controlled creation of wide variety of structures in polymer nanocomposites suitable for technological applications and/or for fundamental studies. Magnetically structured polymer nanocomposites show significant directional anisotropy of composite’s stiffness at the temperatures above glass transition of the system while there is no effect on the mechanical response in glassy state. Longitudinally oriented structures exhibit much stronger effect on the composite’s stiffness. Reinforcing effectivity exhibits temperature dependent course with a maximum obtained approximately 60 °C above glass transition. The structure of magnetically assembled polymer nanocomposites was described by multi-level hierarchic model of material. Micromechanics was used to address the orientation dependent reinforcement and temperature dependent stiffness of the hybrid nanoparticle-polymer structures. Load carrying capability, deformation and non-zero stiffness of the hybrid structures were attributed to be responsible for the reinforcement of the polymer nanocomposites. The presence of polymer bridges between nanoparticles transmitting the stress through the magnetic structures is proposed to be essential for the mechanical properties of polymer nanocomposites and for stiffness of the hybrid structures.
|
|
|
The study of the association behavior of the amphiphilic copolymers in solutions containing low molar compounds by means of computer simulations.
Šindelka, Karel ; Limpouchová, Zuzana (vedoucí práce) ; Slavíček, Petr (oponent) ; Vondrášek, Jiří (oponent)
Název: Studium asociačního chování amfifilních kopolymerů v roztocích obsa- hujících nízkomolekulární látky pomocí počítačových simulací Autor: Karel Šindelka Department: Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova Supervisor: Doc. Ing. Zuzana Limpouchová, Csc. Abstrakt Dizertační práce se zabývá studiem elektrostatické asociace v polymerních roz- tocích obsahujících blokové polyelektrolytové (PE) kopolymery spolu se surfak- tanty, neutrálními homopolymery nebo jinými opačně nabitými polyelektrolyty. Bylo ukázáno, že tvorba asociátů závisí nejen na kooperativních elektrostatických interakcích mezi opačně nabitými PE řetězci, ale i na charakteru amfifilních in- terakcí polyelektrolytů a na kompatibilitě kopolymerních bloků. Polyelektrolyty s nekompatibilními bloky tvoří jasně definované struktury s hydrofobním jádrem a rozpustnou slupkou, zatímco v případě polyelektrolytů s kompatibilními bloky vznikají velké nejasně definované " crew-cut" agregáty. V nestechiometrických směsích PE kopolymerů s nekompatibilními bloky jsou agregované nanočástice menší než ve stechiometrických směsích a tyto nanočástice jsou navíc nabité. Nestabilita větších agregátů závisí na způsobu zavedení pře- bytku náboje: největší...
|
|
|
Atelocollagen processing, gelation and characterization
Zubal, Lukáš ; Podzimek,, Štěpán (oponent) ; Migliaresi, Claudio (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Proposed thesis deals with the characterization, processing and gelling of soluble collagen. A literature review summarizes position of collagen at the transplant market, explains its application and describes different types of collagen. Various methods of characterization of soluble collagen are analysed in detail and different ways of its gelation are thoroughly discussed. The experimental part is divided into two sections. The first section of experimental part deals with the dissolution and gelation of soluble collagen in pressurized CO2 atmosphere. Compared to the other similar methods, our method operates in a relatively low pressure (up to 0.9MPa) and and low temperatures (close to 0°C) that does not denature soluble collagen (works at low temperatures). This method can be used for fast formation of transparent gels containing very thin fibers. Speed of gelation and transparency of gels give a new potential to the concept of ophthalmology and should bring significant benefits to injectable products, creating microspheres and 3D printing. The second section describes the unique characterization of soluble collagen in native state by Asymmetric Flow Field Flow Fractionation - Multi Angle Light Scattering (AF4-MALS) method. The obtained molar mass perfectly fits the expected molar mass. Native and denatured collagen can readily be identified on the conformational graph. This new method provides stable and consistent results in comparison with other established methods. AF4-MALS method can be used either to optimize yields and purification during the production of soluble collagen or for sensitive detection of collagen denaturation during processing.
|
|
|
2-Oxazoline triblock copolymers with hydrophilic, lipophilic and fluorophilic blocks: from synthesis to hierarchical self-assembly
Kaberov, Leonid ; Štěpánek, Petr (vedoucí práce) ; Černoch, Peter (oponent) ; Schlaad, Helmut (oponent)
DOKTORSKÉ DIZERTAČNÍ PRÁCE Trojblokové kopolymery 2-oxazolinu s hydrofilními, lipofilními a fluorofilními bloky: od syntézy k hierarchickému samouspořádání Mgr. Leonid Kaberov Cílem tohoto výzkumu je studium kopolymerů dvou- a trojblokových poly(2-oxazolinů) s fluorovanými bloky. Byly popsány syntetické a roztokové vlastnosti nových kopolymerů kombinujících hydrofilní, hydrofobní (lipofilní) a fluorofilní části do jedné segmentované molekuly. Byl popsán jednoduchý syntetický přístup, který poskytuje snadný způsob připojení koncového řetězce CnF2n+1 ke kopolymeru poly(2-methyl-2-oxazolinu)-blok-poly(2-n-oktyl-2- oxazolinu). Experimenty s maloúhlovým rozptylem neutronů a rentgenovskeho záření jednoznačně prokázaly existenci vesiklů, červovitých micel a jejich agregátů ve vodném roztoku. Bylo prokázáno, že zvyšení obsahu fluoru v poly(2-oxazolinových) kopolymerech vede k morfologickému přechodu od dvouvrstvých nebo vícevrstvých vesiklů až do červovitých micel. Syntéza poly(2-perfluoralkyl-2-oxazolinu) je komplikována jejich extrémně nízkou aktivitou v kationtové polymerizační reakci s otevřením cyklu (cationic ring-opening polymerization, CROP), a to jak při iniciaci, tak při propagaci kvůli silnému elektronovému odebíracímu efektu perfluoralkylového substituentu. Byla prezentována podrobná...
|
host ::
RSS.