|
|
The Role of Charge Regulation in Weak Polyampholytes
Lunkad, Raju ; Košovan, Peter (vedoucí práce) ; de Sousa Dias, Rita (oponent) ; Gonzalez, Jose Luis Garces (oponent)
Slabý polyamfolyt je polymer obsahující jak kyselé tak i bazické skupiny na jednom řetězci. Ve vodných roztocích tyto skupiny disociují v určitém rozmezí pH. S rostoucím pH tak může změna disociace jednotlivých skupin vést ke změně znaménka celkového náboje polyamfolytu z pozitivního na negativní. Schopnost slabých amfolytů regulovat svůj náboj v reakci na změnám pH je důležitá v různých aplikacích i v biologických systémech. I když výzkumu slabých polyamfolytů už bylo věnováno značné úsilí, pochopení některých jejich vlastností dosud není zcela uspokojivé. V této práci jsem systematicky studoval regulaci náboje modelových slabých polyam- folytů, konkrétně krátkých peptidů v roztocích, a při interakci s polyelektrolyty. V návaznosti na to jsem dále studoval regulace náboje polyzwitterionů. Všechny tyto studie byly provedeny pomocí jednoduchých zhrubených (coarse-grained) modelů. Simulace těchto modelů jsem prováděl pomocí Langevinovské dynamiky v constant-pH souboru, což mi umožnilo zahrnout vliv acidobazické rovnováhy kyselých a zása- ditých skupin. Pomocí našich simulací jsme dokázali vysvětlit jak elektrostatické interakce mezi ionizovatelnými kyselými a bazickými funkčními skupinami v peptidech a polyzwitterionech ovlivňují jejich reakci na změny pH. Porovnáním výsledků našich simulací s...
|
|
|
Post-polymerization modification of block copolymers as a tool for preparation of new drug delivery nanosystems
Marková, Pavlína ; Uchman, Mariusz Marcin (vedoucí práce) ; Košovan, Peter (oponent)
Amfifilní blokové kopolymery se samoskládají do klinicky efektivních nanostruktur, jejichž velikost, stabilitu a povrchovou chemii lze snadno účelně přizpůsobit. Tato všestrannost podnítila jejich četné biomedicinální aplikace, především v oblasti doručování léčiv. Specificky nanočástice na bázi polyesterů našly díky své biokompatibilitě a biodegradibilitě uplatnění v doručování genů, nukleových kyselin, terapeutických proteinů i léčiv. Tato diplomová práce se zabývá syntézou poly(ethylen oxid)-b-poly(kaprolakton) kopolymerů obsahujících propargyl funkční skupiny dvěma přístupy, kopolymerizací s modifikovaným monomerem a post-polymerizační modifikací. Následnou thiol-ynovou click reakcí s thioglycerolem byly získány kopolymery s vicinálními dioly schopné reverzibilně vázat látky na bázi benzoxaborolu a boronových kyselin. Obě syntetické strategie byly zhodnoceny na základě charakterizace produktů pomocí nukleární magnetické rezonance a gelové permeační chromatografie. Samosložené nanočástice byly poté charakterizovány pomocí statického a dynamického rozptylu světla a zobrazeny konvenční, kryogenní a negativně kontrastovanou transmisní elektronovou mikroskopií. Nakonec byl sledován efekt enkapsulace modelového léčiva na vlastnosti sférických micel. Výsledky této práce by měly umožnit...
|
|
| |
|
|
Simulace elektromigrace v nanorozměrech
Novotný, Tomáš ; Gaš, Bohuslav (vedoucí práce) ; Košovan, Peter (oponent)
3 Abstrakt Počítačové simulační programy popisující elektromigrační chování nepředpokládají lokální odchylku od podmínky elektroneutrality a proto nemohou být použity při simulacích elektromigrace v nanorozměrech. V této práci je představený nový matematický model, který lokální odchylku od podmínky elektroneutrality uvažuje. Základní rovnice výpočetního aparátu jsou: (i) Nernst-Planckova rovnice kontinuity pro nabité částice, (ii) rovnice kontinuity elektrického náboje, (iii) Poissonova rovnice (iv) G-funkce, která byla pro výpočet v nanoprostředí přeformulována do tvaru, který dovoluje odchylku od elektroneutrality. Soustava parciálních diferenciálních rovnic je řešena v počítačovém softwaru COMSOL Multiphysics, který je založený na metodě konečných prvků. Nedílnou součástí studia nano-kanálů je přesný popis elektrické dvojvrstvy v okolí nabité stěny. V této práci je představený nový koncept založený na gelové vrstvě silanolu, který odpovídá chemickým představám o nabité stěně v separační kapiláře. Platnost tohoto konceptu je ověřená pomocí standardní formulace nabité stěny, která vychází z umístění plošné hustoty elektrického náboje na stěnu nano-kanálu pomocí Neumannovy okrajové podmínky. Klíčová slova: Elektrická dvojvrstva, elektromigrace, podmínka elektroneutrality, Poissonova rovnice
|
|
|
Effect of acid-base equilibria on the association behaviour of polyelectrolytes
Staňo, Roman ; Košovan, Peter (vedoucí práce) ; Heyda, Jan (oponent)
Název práce: Vliv acidobazických rovnováh na asociační chování polyelektroly- tovů Autor: Roman Staňo Katedra: Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Školitel: RNDr. Peter Košovan, Ph.D., Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Abstrakt: Makromolekuly jejichž monomérní jednotky nesou náboj, jsou v přírodě rozšířenými stavebními bloky. Struktura a aktivita těchto makromolekul je ovlivněna množstvím náboje na polymerním řetězci, které může být regulováno například prostředníctvím pH. Makromolekulární materiály schopné reagovat na změny pH okolí jsou velice perspektivní pro aplikace jako nosiče pro cílené uvol- ňování léčiv, nebo jako reverzibilní hydrogely. Fundamentální principy regulace náboje prostřednictvím pH však stále nejsou dostatečně objasněny, a to jak v přírodních, tak syntetických systémech. Důvodem může být nedostatek vhodných teoretických modelů a výpočetních metod. V této práci jsme použili zrhubené modely a molekulové simulace, abychom porozuměli fyzikálním principům aci- dobazických rovnováh v makromolekulárních systémech ve vztahu k multiva- lenci a struktuře makromolekul. Představili jsme nový model komplexních koac- ervátů a použili jej k popisu fázové a rozdělovací...
|
|
|
Intramolecular self-organised structures in amphiphilic (co)polymers
Košovan, Peter
Tato dizertační práce představuje shrnutí studií konformačního chování amfifilních polymerů, provedených s použitím počítačových simulací. V těchto studiích jsme ukázali, že amfifilní polymery tvoří řadu samoorganizovaných struktur na úrovni jediné molekuly. Jedná se zejémna o strukturu perlového náhrdelníku, sférické a cylindrické intramolekulární micely a svazky řetězců. Ná základě provedených simulací jsme získali hlubší pochopení chování studovaných polymerů a podmínek, za jakých vznikají jmenované struktury. Některé z výsledků byly srovnávány s experimentálními či teoretickými předpověďmi pro podobné polymery. V některých případech výsledky simulací potvrdily dřívější interpretace, které byly založené na analogii či intuici. V jiných případech ukázaly simulace nové vlastnosti, které předtím vůbec nebyly předpovězeny.
|
|
|
Effect of acid-base equilibria on the association behaviour of polyelectrolytes
Staňo, Roman ; Košovan, Peter (vedoucí práce) ; Heyda, Jan (oponent)
Název práce: Vliv acidobazických rovnováh na asociační chování polyelektroly- tovů Autor: Roman Staňo Katedra: Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Školitel: RNDr. Peter Košovan, Ph.D., Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Abstrakt: Makromolekuly jejichž monomérní jednotky nesou náboj, jsou v přírodě rozšířenými stavebními bloky. Struktura a aktivita těchto makromolekul je ovlivněna množstvím náboje na polymerním řetězci, které může být regulováno například prostředníctvím pH. Makromolekulární materiály schopné reagovat na změny pH okolí jsou velice perspektivní pro aplikace jako nosiče pro cílené uvol- ňování léčiv, nebo jako reverzibilní hydrogely. Fundamentální principy regulace náboje prostřednictvím pH však stále nejsou dostatečně objasněny, a to jak v přírodních, tak syntetických systémech. Důvodem může být nedostatek vhodných teoretických modelů a výpočetních metod. V této práci jsme použili zrhubené modely a molekulové simulace, abychom porozuměli fyzikálním principům aci- dobazických rovnováh v makromolekulárních systémech ve vztahu k multiva- lenci a struktuře makromolekul. Představili jsme nový model komplexních koac- ervátů a použili jej k popisu fázové a rozdělovací...
|
|
|
Interakce slabých polyelektrolytů s multivalentními ionty
Staňo, Roman ; Košovan, Peter (vedoucí práce) ; Heyda, Jan (oponent)
Prostřednictvím molekulárních simulací studujeme disociační chování slabých polykyselin s přídavkem soli. Slabé polykyseliny jsou makromolekuly, které ne- sou slabě kyselé skupiny a proto sa jejich ionizace mění s pH. Titrační křivka takové kyseliny se odchyluje od ideální - její ionizace je potlačena kvůli silnému odpuzování mezi nabitými skupinami na kontuře polykyseliny. Přítomnost soli v roztoku polykyse- liny zvyšuje ionizaci vlivem účinků elektrostatického stínění a kondenzace protiiontů. Vliv valence na ionizaci slabých polykyselin soli nebyl doposud zkoumán, i když hraje důležitou roli v biologických procesech. V této práci studujeme roztoky slabých poly- kyselin s přídavkem solí různé valence kationtů (+1,+2,+3) při konstantním poměru náboje kationtů k počtu polymérnych segmentů. Pozorujeme, že zvyšování valence ka- tiontů soli podporuje ionizaci polyelektrolytů způsobem, který se liší od efektu zvýšení iontové síly. Vyšší valence protiiontů vede k nižší hodnotě kritického Manningova pa- rametru a způsobuje silnou kondenzaci protiiontů, která vede k další ionizaci poly- elektrolytů v důsledku korelací mezi kondenzovanými protiionty a nabitými skupinami polyelektrolytů.
|
|
|
Computational modeling of diffusion in polymer solutions
Kubečka, Jakub ; Košovan, Peter (vedoucí práce) ; Šachl, Radek (oponent)
Představujeme molekulové simulace roztoků plně disociovaných polyelektrolytů v přítomnosti monovalentních a multivalentních protiiontů a nabitých oligomerů. Zaměřujeme se na studium vnitřní dynamiky polyelektrolytu a dynamiky protiiontů, kterou znázorňujeme pomocí středního kvadratického posunutí vypočteného z trajektorie simulace. Z této trajektorie jsme schopni vypočítat i křivky Fluorescenční Korelační Spektroskopie (FCS), což je jedna z experimentálních metod, které se používají ke studiu dynamiky protiiontů v průběhu kondenzace na polyelektrolyt. Jednotlivé FCS křivky se snažíme analyzovat pomocí vhodných modelů. Cílem této práce je ukázat, zda-li se tyto křivky dají popsat některým z doposud známých modelů a zda-li by se získané výsledky daly využít na popis dynamiky protiiontů v průběhu kondenzace na polyelektrolyty.
|
|
| |
host ::
RSS.