|
|
Effects of detergents on activity, thermostability and aggregation of immobilized lipases
Bančáková, Anna ; Voběrková, Stanislava (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with the issue of the effect of tweens on enzymatic activity of model hydrolase both free and immobilized on carbon-based carrier. In theoretical part, structural features, mechanism of action, and specialty applications of microbial lipases are reviewed along with detergent chemistry, with emphasize on tween family of detergents belonging into non-ionic surfactant group. In experimental part, effect of tweens on soluble as well as immobilized hydrolase was examined. Immobilization of commercial preparation of lipase was performed by non-covalent adsorption on graphene oxide as a carrier treated with different tweens (tween 20, 60, 80). The activity was determined spectrophotometrically by p-nitrophenyl laurate assay. Enhancement of soluble Rhizopus arrhizus lipase activity (activity coupling of 104 %) was observed at tween 20 concentration of 10 mmol•dm-3, which is highly above critical micelle concentration of this detergent. On the base of screening study, immobilization protocol comprised the incubation of soluble enzyme at concentration of 0.1 mg•ml-1 in phosphate buffer (pH 7.2) with tween 20 (10.8 mmol•dm-3) and the carrier for one hour. Both soluble and immobilized lipase exhibited maximum activity at approx. 35 °C. Optimal pH of immobilized lipase shifted to 8 compared to soluble form for which pH optimum at 9 was determined. Thermal stability profile follows almost same trend for both soluble and immobilized enzyme samples. The interactions between carrier and enzyme are suggested to be mainly non–covalent (adsorption, electrostatic interactions). No protein leaching was observed under studied conditions, and significant improvement of storage stability of immobilized lipase was achieved (activity retention of 41 % after 110 days) in comparison with soluble lipase (activity retention of 16 % after 42 days).
|
|
|
Polykaprolakton, jeho syntéza, charakterizace a degradabilita
Boháčová, Zdeňka ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá studiem polymerace za otevření kruhu (ROP) kaprolaktonu katalyzované pomocí nových organických a organokovových sloučenin. V teoretické části práce jsou na základě literární rešerše popsány přehledy syntetických strategií a katalytických/iniciačních systémů pro ROP laktonů. V experimentální části byla provedena série polymerací -kaprolaktonu zaměřená na studium polymeračních podmínek (poměry rozpouštědlo/monomer, katalyzátor/iniciátor, monomer/iniciátor a koncentrace monomeru) v rozmezí teplot 25-70 °C. Provedená experimentální studie byla zaměřena na katalytické prekurzory na bázi organických karbenů (tBuNCH=CHN+tBu)CH Cl- (NHC-tBu) v roztoku tetrahydrofuranu a triazolového komplexu hliníku {O,O’-[4,5-P(O)Ph2tz]-AlMe2}, Ph = fenyl, tz = triazol, (OAlMe2) v roztoku chlorbenzenu. Připravené polymery byly charakterizovány pomocí 1H NMR spektroskopie (Bruker Avance), diferenciální skenovací kalorimetrie (TA Instruments Q 2000) a gelové permeační chromatografie (Agilent Technologies 1100 series). U připraveného vzorku s Mn = 12 kg/mol, Mw/Mn = 2,5 a se stupněm krystalinity 53 % byla otestována degradabilita účinkem mikroorganismu. Polymer ve formě lisované fólie a prášku byl vystaven působení bakteriálního kmene Bacillus subtilis (BS) v minerálním a živném médiu po dobu 42 dnů. Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) a konfokální laserová rastrovací mikroskopie (CLSM) potvrdily vývoj trhlin na povrchu filmu v porovnání s nezměněným povrchem kontrolních vzorků jako následek mikrobiálního ataku. Dále bylo pozorováno rozvinutí růžového zbarvení suspenze polymeru v důsledku aktivity mikroorganismu.
|
|
|
Novel "green" catalysts for controlled ring-opening polymerization of lactide
Surman, František ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
The synthesis of polylactide (PLA) by ring-opening polymerization (ROP) of cyclic monomer can be realized by different routes. More than 100 catalysts for the synthesis of polylactide and other biodegradable aliphatic polyesters are published in the literature. For example organometallic catalysts based on Sn, Zn, Al etc. after finishing polymerization function became contaminants and using obtained polymer material in human body is controversial. At present, the research is focused on novel N-hererocyclic carbene catalysts. These metal-free catalysts are able to produce polymers with controlled molecular weight, narrow polydispersity, end-group fidelity with high reproducibility as well as to synthesize the block copolymers and complex macromolecular architectures, which is characteristic for living polymerization system. This diploma thesis is focused on study of polymerization of cyclic monomer D,L-lactide catalyzed by N-hererocyclic carbene. Polymerizations were carried out at the presence of benzylalcohol as initiator at THF. We were focused on the influence of composition of reaction system monomer – initiator – catalyst. Polymers of optically pure L-lactide with macroinitiators PEG with Mn of 1000 a 2000 g/mol were prepared as well. Number average molecular weight (Mn) and polydispersity index (PDI) was determined by GPC. 1H NMR was used to prove end-group fidelity.
|
|
|
Charakterizace a syntéza sloučenin na bázi lanthanidocenů
Kašpárek, Vít ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Richtera, Lukáš (vedoucí práce)
V první části se práce zaměřuje na teoretické základy metod používaných pro charakterizaci nově připravených sloučenin, zejména rentgenovou strukturní analýzu, infračervenou spektrometrii, Ramanovu spektrometrii a nukleární magnetickou rezonanci. V další části je provedena rešerše základních typů lanthanidocenů dělených podle typu substituovaných ligandů. Konec teoretické části je věnován přípravě laboratorního skla pro Schlenkovy techniky a práci v suchém boxu. Cílem experimentální části byla syntéza methoxyethanu, charakterizace čistoty pomocí FT-IR a jeho následné použití při záměně ligandů (C5Me5)SmCl2Li(OEt2)2.
|
|
|
Study on interactions between lipase and carbon-based support
Hamrlová, Romana ; Voběrková, Stanislava (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
The thesis deals with issue of immobilized lipase, which was studied concretely from the aspect of interactions between lipase and carbon-based carrier. Immobilization of lipase from Rhizopus arrhizus (RA) was performed by adsorption onto graphene oxide types of carrier (a1, a, b, c and d) and by covalent attachment onto poly(ethylene glycol) modified carrier a1, PEG-a1. Adsorbed enzyme was additionally cross-linked with glutaraldehyde, GA(RA-a1). The influence of hydrophobic character of the carrier surface was confirmed since enzyme immobilized onto carriers with more hydrophobic surface (less polar groups) achieved higher activity retention at raising enzyme concentration. All activity assays were done spectrophotometrically using p-nitrophenyl laurate (p-NPL) as a substrate. The basic biochemical and kinetics characteristics were determined for immobilized as well as soluble enzyme. The pH optimum of covalently attached and adsorbed enzyme was shifted to more acidic environment (pH 7-8), whereas for soluble enzyme the optimum was achieved at pH 9. The thermostability of immobilized samples was significantly improved in the case of GA(RA-a1), where the glutaraldehyde chemistry was additionally involved. The glutaraldehyde cross-linking of adsorbed enzyme lead to the enhancement of the thermostability, which may be the consequence of intermolecular covalent linkage. The storage stability evaluation showed great improvement of lipolytic activity retention during the condition of the samples at 4 °C in phosphate buffer. Soluble enzyme lost more than 84 % of its initial activity after 42 days, while the immobilized enzyme onto c carrier kept still 100 % of its initial activity. The best storage stability showed the c carrier while after 180 days still kept 87 % of its initial activity.
|
|
|
Příprava syndiotaktického polystyrenu pomocí monocyklopentadienylových komplexů titanu
Svačina, Zdeněk ; Petrůj, Jaroslav (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Série čtyř nových halosilylsubstituovaných monocyklopentadienylových komplexů titanu [Si(CH3)2FCp]TiCl3 – FSiTTC, [Si(CH3)F2Cp]TiCl3 F2SiTTC, [Si(CH3)Cl2Cp]TiCl3 - Cl2SiTTC, [Si(CH3)2ClCp]TiCl3 - ClSiTTC byla po aktivaci methylalumoxanem testována jako katalytické prekurzory pro polymeraci styrenu v toluenu. Nejvyšší polymerační aktivity bylo dosaženo po 20 minutách polymerace, přičemž aktivita testovaných komplexů klesala v pořadí: FSiTTC/MAO > F2SiTTC/MAO > Cl2SiTTC/MAO > ClSiTTC /MAO. Připravené polystyreny byly charakterizovány pomocí 13C NMR spektroskopie a DSC. Index syndiotakticity byl stanoven pomocí extrakce vroucím butan-2-onem a u všech polystyrenů připravených pomocí testovaných katalyzátorů dosahoval vyšších hodnot než u polystyrenů připravených pomocí standardů (CpTiCl3 a Cp*TiCl3) při srovnatelných polymeračních podmínkách.
|
|
|
Functionalization of biodegradable polymers by itaconic anhydride
Michlovská, Lenka ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented diploma thesis describes preparation of biodegradable termosensitive triblock copolymer based on poly(ethylene glycol), poly(lactic acid) and poly(glycolic acid) (PLGA-PEG-PLGA) that was subsequently modified by itaconic anhydride (ITA), which gives copolymer both reactive double bonds and functional carboxylic acid groups essential for the reaction with biological active material. The general goal was optimizing reaction conditions in order to reach the highest yield of ITA end-capped to polymer resulting in ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer. Prepared functionalized copolymer as a component of heterogeneous composite e.g. with hydroxyapatite might be suitable for biomedical application in the field of tissue engineering as a temporary replacement or adhesive of hard tissues (bones). In the theoretical part, hydrogels, their separation, crosslinking and degradation mechanism are generally described together with physico-chemical properties and the synthesis of the individual used biomaterials and their copolymers, itaconic anhydride and its functionalization. The experimental part describes in detail the synthesis of PLGA-PEG-PLGA copolymer via ring opening polymerization (ROP) using vacuum line and Schlenk’s techniques. Kinetics of the ROP was measured and optimization of polymerization conditions was suggested. Prepared thermosensitive copolymer was additionally modified by itaconic anhydride via catalytic ring-opening reaction. Optimization of ITA functionalization conditions were evaluated in terms of effect temperature, time, ITA purification and presence of the solvent effect. Successful end-capping of PLGA-PEG-PLGA copolymer by ITA was precisely characterized by means of 1H NMR, FT-IR and GPC methods. Kinetics of PLGA-PEG-PLGA copolymerization from unsublimated (neat) and sublimated (purified) D,L-lactide and glycolide were studied. In both cases the synthesis proceeded in a bulk at 130 °C for 3 hours with conversion approximately of 90 %. Prolonged polymerization period had no effect on the increase of conversion. In the case of ROP using unsublimated monomers, a rapid increase of monomer conversion was observed during first few minutes, followed by constant progress. Resulting copolymer displayed molecular weight of 7155 g/mol and narrow polydispersity index of 1.26. Optimal conditions were reached when sublimated monomers were polymerized. First, increase of conversion up to 88 % was nearly linear (living polymerization) to 2.5 hours, after that a plateau was observed. Well-defined PLGA-PEG-PLGA copolymer with molecular weight of 7198 g/mol and narrow polydispersity index of 1.20 was obtained. Optimal conditions for synthesis of ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer were reached with sublimated itaconic anhydride in a bulk at the temperature of 110 °C with total reaction time of 1.5 hours. As a result 76.6 mol. % of ITA was end-capped to the original PLGA PEG PLGA copolymer. Resulting molecular weight of ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer (5881 g/mol) with polydispersity index of 1.37 found by GPC correlated well with Mn calculated from 1H NMR and a theoretical Mn (Mn(theor)/Mn(GPC)/Mn(NMR) = 1/0.89/0.96).
|
|
|
Polymerace a kopolymerace e-kaprolaktonu pomocí organických a organokovových katalyzátorů
Smrčková, Markéta ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Alifatické polyestery představují díky své biodegradabilitě a biokompatibilitě skupinu vhodných kandidátů pro oblast biomateriálů. Jejich praktické využití v biomedicíně je však podmíněno dostupností reprodukovatelné syntézy definovaných produktů s absencí reziduí katalyzátorů působících v lidském těle nežádoucí imunologickou odezvu. Teoretická část práce se zabývá přehledem iniciačních/katalytických systémů a syntetických strategiíí přípravy polykaprolaktonu. Cílem této práce bylo v připravených polyesterech experimentálně ověřit přítomnost stop katalyzátorů na bázi organických karbenů a organokovových komplexů hliníku. Série vzorků polykaprolaktonu (PCL) byla přečištěna pomocí reprecipitace v methanolu při -10 °C. Přítomnost katalytických reziduí v PCL po každém čistícím kroku byla sledována pomocí 1H NMR (Bruker Avance). Reziduální množství hliníku bylo stanoveno pomocí atomové absorpční spektrometrie (AAS) a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP MS).
|
|
|
Roubování PP kyselinou itakonovou v přítomnosti sikativa
Petruš, Josef ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou roubovaného polypropylenu (PP) kyselinou itakonovou (IA), resp. anhydridem vznikajícím in situ termickou dehydratací kyseliny itakonové v prostředí sikativ. Teoretická část obsahuje dosavadní poznatky týkající se radikálového roubování především polypropylenu různými druhy monomerů. V praktické části byly připraveny vzorky PP roubovaného 0,5 hm % IA za použití tří různých sikativ: oxidu vápenatého, oxidu hlinitého a hemihydrátu síranu vápenatého. Pro srovnání byl připraven PP roubovaný 0,5 hm % anhydridu kyseliny itakonové (IAH). Termické chování vzorků IA, sušidel a IAH bylo stanoveno pomocí termogravimetrické analýzy (TGA) a diferenční skenovací kalorimetrie (DSC). Proces roubování probíhal v mixéru Brabender při 230 °C, otáčkách 30 rpm, reakční doba byla 6 minut. Iniciátor roubování byl 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-buthylperoxy)hexan (Luperox 101). Stanovení procentuální koncentrace navázaných karboxylových skupin bylo provedeno pomocí acido-bazické titrace. Kvalitativní a kvantitativní analýza roubovaného PP byla provedena FTIR spektroskopií.
|
|
|
Molecular modelling - Structure and Properties of carbene-based catalyst
Kulovaná, Eva ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Richtera, Lukáš (vedoucí práce)
By using molecular modelling it is possible to predict the behaviour of new compounds and to help interpreting of the experimental data. The objective of the thesis was the prediction of selected properties of polymerization catalysts based on carbenes, the prediction of their structures and spectral characteristics and the study of the mechanism of the ring-opening polymerization of lactide. To confirm the behaviour of carbenes and their precursors based on chlorides selected characteristics of a molecule were studied. The calculation of selected molecular orbitals and electrostatic potential maps was made. Subsequently, bond distances and bond angles of selected imidazole and imidazoline compounds, “free” carbenes and their possible hydrolysis products were obtained by using computer programs. Data of structural similar compounds, which have already been characterized, were obtained from CCDC (Cambridge Crystallographic Data Centre) and were compared with the calculated data. Infrared and Raman spectra of the imidazole salt and the infrared spectrum of the appropriate carbene were measured. The measured spectra were compared with the predicted ones. For the better spectra interpretation the spectra of possible hydrolysis products were calculated. Subsequently, the mechanism of the ring-opening polymerization of lactide was investigated. Based on calculated energies of stationary points the novel mechanism of polymerization was suggested.
|
host ::
RSS.