|
|
Studium transportních procesů v hydrogelech pomocí mikroreologických technik
Píšová, Denisa ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Cieľom tejto diplomovej práce bolo stanovenie viskoelastických vlastnosti agarózových hydrogélov s prídavkom polyelektrolytov použitím mikroreologických a makroreologických techník. Z mikroreologických techník bola vybraná metóda dynamického rozptylu svetla, pomocou ktorej bol sledovaný vplyv prídavku rôzneho objemu aktívnej látky, účinok rozlične nabitého polyelektrolytu a taktiež vplyv iónovej sily na konečné mikroreologické vlastnosti agarózových systémov. Pre zrovnanie výsledkov získaných použitím metódy mikroreológie dynamického rozptylu svetla bola pre charakterizáciu agarózových hydrogélov s prídavkom polyelektrolytov používaná i klasická reológia. Nakoniec boli makroreologické a mikroreologické výsledky vzájomne korelované.
|
|
|
Vývoj nových aplikačních forem huminových látek pro zemědělské a environmentální aplikace
Kratochvílová, Romana ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Salaš, Petr (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
V předkládané dizertační práci byly studovány nové formy superabsorpčních polymerů (dále jen SAP) na bázi kyseliny akrylové. Jedná se o materiály pro zemědělské aplikace, které mají půdě zajistit dostatečnou závlahu zejména v období sucha a zároveň mají zprostředkovat přísun živin pěstovaným rostlinám. Osm různých vzorků SAP bylo připraveno síťovací polymerací částečně zneutralizované kyseliny akrylové. Jako iniciátor byl v reakci použit peroxodisíran draselný a jako síťovací činidlo byl přidáván N,N–methylenbisakrylamid. Některé vzorky obsahovaly navíc přídavek druhého monomeru akrylamidu. Všechny polymery byly obohaceny hnojivy – přírodním lignohumátem nebo syntetickým NPK, popřípadě jejich kombinací. U připravených vzorků byly nejprve studovány botnací charakteristiky, jež byly stanovovány v prostředí s různou iontovou silou. Dále byl zkoumán vliv výchozí velikosti xerogelových granulí vzorků SAP na množství absorbované vody. Viskoelastické vlastnosti hydrogelů všech studovaných vzorků byly stanoveny na rotačním reometru. Studovaly se změny viskoelastického chování v čase, vlivem přemrznutí a vlivem opakovaných botnacích a vysušovacích cyklů. Vzorky byly testovány na jejich schopnost uvolňovat do svého okolního prostředí inkorporovaný lignohumát a NPK ve třech modelových experimentech. Na závěr celé práce byla otestována biologická aktivita připravených preparátů SAP. K tomuto účelu byly vzorky SAP zkoumány v rámci půdních a růstových experimentů. Nejprve byla otestována jejich schopnost zadržovat v modelové půdě vodu. V růstových experimentech byly pěstovány semena kukuřice seté v prostředí modelové půdy obohacené postupně o všechny vzorky SAP. Byl studován vliv SAP na růst nadzemní i podzemní části rostliny, na jejich hmotnost a rozvětvení jejich kořenového systému, které bylo objektivně posouzeno prostřednictvím programového produktu Harmonic and Fractal Image Analyzer.
|
|
|
Cílená modifikace transportních a strukturních vlastností biomedicínských hydrogelů
Bayerová, Zuzana ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá cílenou modifikací strukturních vlastností hydrogelů, která úzce souvisí s aplikačními vlastnostmi těchto materiálů (např. transportními). Vzhledem ke kýženým farmakologickým aplikacím spočívajících ve využití těchto materiálů k cílenému uvolňování léčiv byly pro studium vybrány hydrogely na bázi chitosanu a polyvinylalkoholu, jakožto látky s dobrou biokompatibilitou. Kombinací těchto polymerů byly zajištěny schopnosti botnací (regulováno přítomností chitosanu) a viskoelastické (ovlivněny přítomností polyvinylalkoholu), které byly charakterizovány za pomoci široké škály analytických a fyzikálně-chemických metod (botnání, pevnost v tahu, reologie, mikroskopie atomárních sil či stanovení měrného povrchu, aj.). Informace o strukturních vlastnostech sehrály stěžejní roli nejenom pro detailní popis studovaných materiálů z pohledu toho, zda lze cíleně měnit strukturní vlastnosti, ale posloužily také jako výklad rozdílného uvolňování aktivní látky diklofenaku z hydrogelové matrice. S ohledem na vypracovanou literární rešerši byl pro modifikaci vlastností vybrán vliv pH a síťování. Z naměřených výsledků bylo zjištěno, že i nepatrná změna pH má vliv na transport či uvolňování aktivní látky. Výsledky získané v této práci mohou být užitečné při tvorbě hydrogelových matric s léčivy v závislosti na zamýšlených medicínských aplikacích.
|
|
|
Studium kinetické stability hrubodisperzních suspenzí s magnetoreologickými vlastnostmi
Vlachová, Kristýna ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Sedimentace částic v magnetoreologických (MR) kapalinách je nežádoucí pro mnoho technologických aplikací. Proto bylo navrženo několik způsobů, jak lze této nestabilitě předcházet. Jednou z možností, kterou se zabývá tato diplomová práce, je přídavek vhodného aditiva. Na základě dostupné literatury byla k danému tématu vypracována rešeršní studie, podle které byl navržen postup pro experimentální část. Byly připraveny dva typy MR kapalin, které se lišily složením i metodou přípravy. První suspenze obsahovaly emulzi typu voda v oleji jakožto nosnou kapalinu a aditiva Span 80 a Tween 80. U druhých tvořila kontinuální fázi směs ložiskových olejů a MR kapalinu stabilizoval přídavek organojílu. V obou případech byly použity částice z karbonylového železa o průměru 1,8–2,3 µm. Kinetická stabilita připravených MR kapalin byla detailněji sledována a porovnávána pomocí analytické odstředivky.
|
|
|
Mikroreologie biokoloidních systémů
Hnyluchová, Zuzana ; Omelka, Ladislav (oponent) ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Cílem předložené dizertační práce bylo důkladné studium pasivních mikroreologických technik, jakožto nových metod pro možnost charakterizace viskoelastických vlastnosti látek, které vykazují jisté výhody či možnosti poskytnou doplňkové informace k dlouhodobě využívané klasické reologii. Z široké škály pasivních metod byly během přípravy dizertační práce v praxi zavedeny a využity jednočásticová video - mikroreologie s vyhodnocením pomocí IDL softwaru, mikroreologie založená na rozptylu světla – DLS mikroreologie a FCS mikroreologie. Navíc byl také vytvořen skript v prostředí Matlabu pro jednoduché vyhodnocení viskozity vzorku z velmi malého objemu. Aplikovatelnost těchto metody byla zkoumána u nejrůznějších biokoloidních systémů jako jsou roztoky či gely kyseliny hyaluronové, ke studiu vlastností mezifázových rozhraní či studiu procesu gelace agarosových gelů. Z velké části byly výsledky porovnávány a s výsledky klasické reologie. Na základě získaných dat byla diskutována možnost využitelnosti dané metody pro konkrétní systém, či případná doporučení pro budoucí měření. Byly také nastíněny hlavní výhody či limity měřitelnosti jednotlivými technikami v porovnání s metodou klasické reologie.
|
|
|
Reologie jakožto účinný nástroj ke komplexní charakterizaci hydrogelových systémů
Kadlec, Martin ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou relaxačních testů jako součásti komplexní charakterizace hydrogelových materiálů za pomoci metod klasické reologie. S ohledem na vypracovanou literární rešerši byly k dalšímu studiu zvoleny creepové a tří intervalové tixotropní testy, u kterých byla na fyzikálně síťovaný agarózový (AG) hydrogel provedena souhrnná optimalizace zaměřující se na výběr a zdůvodnění volby parametrů měření. Takto přizpůsobené testy byly mimo AG gel úspěšně aplikovány také na hyaluronanový (HyA) a polyvinylalkoholový (PVAl) gel, přičemž tyto konkrétní vzorky byly vybrány z důvodu jejich vzájemně odlišné podstaty síťování. Z naměřených výsledků bylo zjištěno, že AG gel vykazoval obecně nejlepší schopnost regenerace po deformaci, nejhůře naopak relaxoval HyA gel. Ačkoliv tyto poznatky vycházely shodně u obou studovaných testů, samotný průběh regenerace stejného vzorku byl mezi testy velmi rozdílný. Je tedy zřejmé, že komplexní relaxační vlastnosti rozhodně nelze popsat pouze jedním ze zmiňovaných testů a jak creepové, tak tří intervalové tixotropní testy mají v tomto ohledu svou unikátní vypovídající hodnotu. Výsledky získané v této práci tak mohou vést k přesnějšímu popisu deformace a následné relaxace gelových systémů, což jsou časté jevy vyskytující se nejen při zpracování gelů, ale také při jejich aplikaci.
|
|
|
Využití pokročilých reologických metod ke studiu biologických systémů
Krňávková, Šárka ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Byla zavedena a prověřena nová metoda pro měření viskoelastických vlastností na mezifázovém rozhraní zvaná mezifázová reologie. Naměřená data byla porovnána s daty naměřenými pomocí tenziometru pro modelové systémy tenzidů. Byly proměřeny tři koncentrační řady různých typů tenzidů a to konkrétně SDS (aniontový), TTAB (kationtový) a Tween (neionogenní). Z naměřených dat byl posouzen vliv struktury, kritické micelární koncentrace a náboje na viskoelastické vlastnosti mezifázového rozhraní. Dále byla tato metoda optimalizována a použita na biologické systémy a to konkrétně na biofilmy dvou bakteriálních kmenů. Nejdříve byly zjišťovány viskoelastické vlastnosti biofilmů na agaru a dále byla studována závislost viskoelastických vlastností na teplotě.
|
|
|
Mezifázová reologie jakožto účinný nástroj k popisu mezifázového chování biofilmů
Kachlířová, Helena ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na optimalizaci metody mezifázové reologie pro její využití ke studiu chování mikrobiálních biofilmů na rozhraní kapalina-vzduch a jejím následném využití ke studiu tvorby biofilmu za optimálních a stresových podmínek. Pro studium tvorby biofilmu byla zvolena mikrobiální kultura Kombucha, která vytváří na mezifázovém rozhraní celulózový biofilm. K vytvoření stresových podmínek pro růst biofilmu bylo vybráno snížení koncentrace živin, změna pH a iontové síly. Dále byla zjišťována schopnost regenerace vzniklého biofilmu. Tvorba biofilmu byla pozorována ve všech případech kromě zvyšování iontové síly, kdy k tvorbě biofilmu nedošlo. Nejlépe biofilm rostl podle očekávání za optimálních podmínek, tedy při koncentraci sacharózy 100 g/l.
|
|
|
Fyzikální hydrogely na bázi biopolymerů a tenzidů
Velcer, Tomáš ; Lehocký, Marián (oponent) ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Tato dizertační práce zkoumá vlastnosti a chování fázově separovaných hydrogelů. Ty mohou být připraveny interakcí polyelektrolytů s opačně nabitými tenzidy. Pro tuto roli byli vybráni záporně nabitý polysacharid hyaluronan a kationtový tenzid karbethopendeciniumbromid (Septonex), jejichž vlastnosti, chování a využití jsou popsány v prvních kapitolách teoretické části. Hyaluronan se přirozeně vyskytuje v živých organismech a je znám pro svou schopnost cílení k nádorovým buňkám pomocí specifických receptorů. Septonex se používá pro své antiseptické a dezinfekční účinky. Experimentální část se zaměřuje na důkladné studium chování těchto typů hydrogelů, zejména z reologického pohledu. Stanovení mechanických vlastností a jejich modulovatelnosti v závislosti na podmínkách přípravy, jako např. složení, teplota prostředí nebo vliv rozpouštědla, je esenciální pro designování podrobnějších studií. Strukturní analýza za pomoci ATR-FTIR, iontové chromatografie či ICP-OES přispěla ke stanovení obsahu jednotlivých složek ve výsledném hydrogelu. Antimikrobiální aktivitě hydrogelů je věnována závěrečná část práce. Výsledky této práce naznačují možné potenciální užití daných typů hydrogelů na poli medicínských aplikací.
|
|
|
Příprava a charakterizace směsných hydrogelů na bázi systému hyaluronan-albumin
Hájovská, Pavla ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou a následnou charakterizací albuminových (BSA) a směsných hyaluronan-albuminových (HA+BSA) hydrogelů. Experimentální charakterizace byla založena na reologickém měření vlivu iontové síly, pH a molekulové hmotnosti hyaluronanu na proces gelace a vlastnosti vzniklých gelů, stejně tak jako na měření časové stability těchto vlastností. Dalším předmětem studia bylo bobtnání gelů ve vodě a v pufrech o různém pH. Charakterizace byla doplněna o termickou analýzu, popis morfologie využitím elektronové mikroskopie a studium transportních vlastností hydrogelů pro zvolenou modelovou látku. Vlivem rostoucí iontové síly docházelo k posunu bodu gelace k vyšším teplotám a vzniklé gely vykazovaly vyšší hodnoty komplexního modulu. V případě, kdy bylo pH nižší než hodnota izoelektrického bodu BSA, se uplatňovaly přitažlivé elektrostatické interakce mezi albuminem a hyaluronanem a ke gelaci docházelo výrazně rychleji než v případě, kdy bylo pH vyšší než izoelektrický bod BSA. Hodnoty komplexního modulu naopak s rostoucím pH stoupaly. Vyšších hodnot komplexního modulu rovněž dosahovaly vzorky v přítomnosti nízkomolekulového HA, v porovnání s vysokomolekulovým HA. Reologické vlastnosti BSA gelů byly v čase stálé, naproti tomu směsné HA+BSA gely byly charakteristické výrazným poklesem komplexního modulu v prvních třech dnech skladování. Studované vzorky gelů ztrácely ohřevem na 100 °C víc než 80 % své hmotnosti, jako důsledek vypařování vody. Zvýšením teploty na 250 °C nedocházelo u xerogelů k dalším změnám spojeným s úbytkem hmotnosti, na rozdíl od práškového BSA, u kterého byl v důsledku počínající degradace pozorován úbytek hmotnosti při teplotě 220 °C. Studium bobtnání, stejně jako snímky z elektronové mikroskopie, poukazovaly na vyšší hustotu síťování BSA gelů v porovnání se směsnými HA+BSA vzorky, které dosahovaly vyšších hodnot stupně bobtnání. Rovnovážný stupeň bobtnání všech vzorků byl nejnižší při pH 4, což je pH blízké izoelektrickému bodu BSA. Vypočítané hodnoty relativního difuzního koeficientu, vztažené na difuzivitu methylenové modři ve vodě, se pohybovaly v řádu 10E-2 při difuzi do fyziologického roztoku a v řádu 10E-3 v případě difuze z gelu do vody. Probíhající transport modelového barviva z gelu byl výrazně pomalejší v porovnání s jeho difuzí ve vodě, což bylo způsobeno zejména porozitou hydrogelu a elektrostatickou imobilizací kladně nabitých molekul methylenové modři na záporně nabitých řetězcích BSA a HA.
|
host ::
RSS.