|
|
Využití difuzních technik při studiu reaktivity biokoloidů
Kalina, Michal ; Maršálek, Roman (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Hlavní náplní této dizertační práce je využití jednoduchých difúzních technik pro studium transportu měďnatých iontů v systémech obsahujících huminové kyseliny s ohledem na další vlivy, které mohou na tento děj působit (struktura difúzního prostředí, interakce mezi transportovanou látkou a difúzním prostředím, selektivní blokace vazebných míst huminových kyselin). V experimentální části práce byly nejprve charakterizovány použité materiály (huminové kyseliny, huminový sol a huminový gel). Klíčovou oblast experimentální části práce představuje výběr a optimalizace jednoduchých laboratorních technik vhodných pro studium problematiky transportu kovových iontů v prostředí obsahující huminové kyseliny, s přihlédnutím na vzájemnou interakci komponent v systému. Získané difúzní charakteristiky byly v práci rovněž srovnány s daty stanovenými jednoduchými sorpčními experimenty. Dílčím úkolem experimentální části práce bylo rovněž posouzení působení základních fyzikálně-chemických parametrů studovaných materiálů na transportní jevy.
|
|
|
Příprava a charakterizace tenkých bariérových vrstev
Blahová, Lucie ; Mráček, Aleš (oponent) ; Buršíková, Vilma (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Pro konzervaci kovových artefaktů jsou v dnešní době nejčastěji využívány kombinace různých akrylových pryskyřic a mikrokrystalických vosků, jejichž vlastnosti však nejsou v mnoha ohledech dostačující a vyhovující. Cílem této dizertační práce je proto vyvinout konzervační systém zohledňující nové poznatky na poli pokročilých materiálů a technologií posledních let. Nejslibněji se jeví založit konzervační povlak na tenké bariérové vrstvě, která musí splňovat následující požadavky: dobrá bariérová funkce vůči kyslíku, vlhkosti a dalším korozním činitelům; transparentnost kvůli zachování barevného vzhledu předmětu; dlouhodobá stabilita, ale zároveň jednoduchá odstranitelnost; možnost nanášení na více předmětů zároveň a přijatelná finanční náročnost aplikačního procesu. Jako materiál vhodný pro tento účel je vybrán polymer parylen C, který je připravován modifikovanou chemickou depozicí z plynné fáze. Odstranitelnost parylenu je zajištěna rozpustnou mezivrstvou ze silikon-akrylátového laku Laksilu, jež je nanášena mezi chráněný kov a vrstvu parylenu. V rámci práce je nejprve optimalizován proces nanášení dvouvrstvy Laksil/parylen a posléze jsou stanovovány její fyzikálně-chemické charakteristiky, které jsou poté srovnány s konvenčním konzervátorským povlakem složeným z akrylátového laku Paraloid B72 a mikrokrystalického vosku Revax. S ohledem na nároky kladené na konzervační povlak nás u dvouvrstvy Laksil/parylen zajímají zejména její bariérové vlastnosti, optické vlastnosti, morfologie povrchu a do jaké míry je možné ji odstranit. Nejužitečnější metodou pro popis bariérových vlastností povlaků bylo korozní testování. V rámci korozních testů byly povlakované kovové vzorky vystaveny vysoce korozivní atmosféře solné mlhy o koncentraci 50 g•l–1, teplotě 35 °C a 100% vlhkosti (ČSN EN ISO 9227). Dvouvrstva Laksil/parylen prokázala vynikající bariérové schopnosti, kdy se na takto povlakovaných vzorcích objevily první známky koroze po více než třech měsících korozního testování. Drsnost povrchu měřená profilometrií a morfologie povrchu zobrazená SEM dokumentovala synergii mezi vrstvou Laksilu a parylenu, která ústí v excelentní bariérovou a antikorozní funkci dvouvrstvy. Vrstva Laksilu je totiž schopná účinně vyrovnat nerovný povrch substrátu díky své vysoké tloušťce. Parylenová vrstva nadeponovaná na povrch vyrovnaný laksilovou vrstvou kopíruje tento hladký povrch a neobjevují se v ní defekty. Parylenová vrstva tak může maximálně plnit svou bariérovou funkci. Koloristickými měřeními bylo určeno, že dvouvrstva Laksil/parylen téměř nemění barevný vzhled předmětu. Jí způsobená barevná odchylka (ČSN EN ISO 11664-4) se pohybovala kolem jedné, což je hodnota hodnocená jako „rozpoznatelná jen zkušeným okem“. Dvouvrstva Laksil/parylen je odstranitelná díky rozpustitelnosti Laksilu v xylenu. Pro umožnění přístupu rozpouštědla k laku je nutné opatrně narušit svrchní vrstvu parylenu. Úspěšnost odstranění dvouvrstvy Laksil/parylen byla nejprve potvrzena na modelových železných vzorcích pomocí EDX. Následně byla prokázána možnost úplného odstranění i ze zkorodovaného povrchu reálného artefaktu metodou TGA. Úprava dvouvrstvou Laksil/parylen je tedy plně reverzibilní.
|
|
|
Technology of monofilamentous fibers based on oxidized hyaluronic acid
Běťák, Jiří ; Mráček, Aleš (oponent) ; Burgert, Ladislav (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Following dissertation thesis discusses on the technological development of novel type of fully biodegradable fibers based on oxidized hyaluronic acid. The thesis describes main aspects of the technological unit operations that are essential for the right understanding and management of the entire multistep fiber-forming process. The thesis also mentions a design of main technological devices that were used within the laboratory development to gain the basic process knowledge and also the design of the further fiber-spinning production unit that was built in 2015. The thesis further discusses ways of potential chemical modification of fibers in order to increase their stability in wet environment. Regarding the targeted applications of discussed fibers within the internal surgical applications, the material biocompatibility or toxicity has been also evaluated.
|
|
|
Vliv rozpouštědla na deformační chování hydrogelů
Kulovaná, Eva ; Bartlová, Milada (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Žídek, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá molekulárně dynamickou simulací vlivu vody na deformaci hydrogelů. Hydrogely jsou modelové materiály vytvořené z makromolekulárních sítí solvatovaných vodou. Bylo zjištěno, že voda může tvořit můstky mezi makromolekulami, které mají formu dočasných iontových uzlů. Tyto můstky ovlivňují chování sítě během deformace. Vodní můstky jsou molekuly vody, které mají omezený rádius pohybu v prostoru mezi dvěma makromolekulami. Koncentrace vodních můstků byla regulována pomocí parciálního náboje na makromolekulárním řetězci v organické síti. Vodní můstky jsou určitým typem interakce, která je poměrně silná, ale výrazně delokalizovaná. Vodní můstek není možné trvale disociovat, po disociaci se v krátkém čase znovu vytvoří na jiném místě. Vliv vodních můstků byl srovnán s jinými typy síťových uzlů, zejména kovalentními a fyzikálními vazbami. Kovalentní uzly jsou modelovány jako prostá vazebná interakce mezi dvěma makromolekulami. Jsou nedisociovatelné a jsou lokální po celou dobu simulace. Fyzikální vazby jsou modelovány jako micely, kde hydrofobní skupiny tvoří jádro a hydrofilní skupiny obal micely. Fyzikální vazby mají povahu disociovatelných vazeb, které jsou lokální. Různé typy uzlů mají odlišný vliv na deformační vlastnosti. Byla simulována deformace sítí obsahujících kombinaci dvou typů uzlů: (i) fyzikálně-kovalentních, (ii) iontově-kovalentních, (iii) fyzikálně-iontových sítí a (iv) ternárních fyzikálně-kovalentní-iontových sítí. U jednotlivých a kombinovaných sítí bylo ověřeno chování v závislosti na jednoduchých sítí. Počet vodních můstků zásadně ovlivňovala primární struktura řetězců. Pokud byl řetězec PEG nahrazen hydrofobním polyoxymethylenem (POM) nebo polyoxytrimethylenem (POTM), jejich solvatace i mechanické chování se zhoršily.
|
|
|
Bariérové vrstvy na bázi polyparaxylylenu pro aplikace v kosmickém výzkumu
Horák, Jakub ; Zahoranová, Anna (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Titan, měsíc planety Saturn, je pro mnoho výzkumníků zajímavý pro svou hustou atmosféru, která je stejně jako jeho povrch složena převážně z dusíku (95 %) a metanu (5 %) se zastoupením různých uhlovodíků, a také protože díky podmínkám, které na Titanu panují, je považován za model Země v době před vznikem života. Aby bylo možné sledovat procesy, které probíhají na různých vesmírných tělesech, je třeba k nim úspěšně dopravit výzkumnou sondu a důkladně ochraňovat elektroniku, na kterou po dobu vzletu, letu a přistání působí mnohé nepříznivé vlivy jako tepelné výkyvy, různé záření či atmosféra vesmírného tělesa, jíž může být elektronika vystavena, dojde-li k narušení integrity pláště sondy (například u přistávacích modulů). Parylenové vrstvy se již ve vesmírném výzkumu využívají a cílem této práce je hlubší pochopení změn jejich mechanických, chemických a fyzikálních vlastností po jejich vystavení simulované atmosféře Titanu a UV záření. Byly připraveny dvě tloušťkové sady parylenových vrstev (2 a 6µm), které byly následně vystaveny působení vlivu simulované atmosféry se zastoupením metanu v plynné směsi 1, 3 a 5 % – za laboratorní a snížené teploty (chlazení pomocí kapalného dusíku). V každé sadě byly vždy vzorky duplikovány díky čemuž jsme získali dvě sady vzorků – na první působily pouze podmínky použité při simulaci atmosférických dějů na Titanu (reakční produkty a použitý výboj) a druhou sadu, která byla navíc následně degradována pomocí UV záření (možný vliv fotonů z okolí Titanu). Změny, které na vrstvách proběhly, byly charakterizovány pomocí FTIR a dalších analytických metod. Ukazuje se, že už při vystavení podmínkám simulované atmosféry dochází pro většinu vzorků vystaveným směsi s největším zastoupením metanu k fotooxidaci. Ta u některých vzorků vedla ke snížení pozdějšího vlivu použitého UV záření a jde patrně o důsledek zesíťování dané vrstvy parylenu. Pomocí AFM bylo potvrzeno, že reakce probíhající na vrstvách při simulaci atmosféry zvyšují jejich drsnost, a že po vystavení UV záření dochází u vrstev vystavených atmosféře Titanu za laboratorní i snížené teploty k silné degradaci povrchu. To se potvrdilo i při nanoindentaci, kde vrstvy bez vlivu sekundárního UV záření nevykazovaly zvýšení tvrdosti či pružnosti, zatímco po ozáření UV byly hodnoty téměř dvojnásobné a také jejich nejistoty se významně zvýšily. Silný degradační vliv použitého UV záření byl pozorován i pomocí SEM – tyto vzorky bylo téměř nemožné dobře změřit kvůli silnému nabíjení a in-situ viditelné deformaci použitým elektronovým svazkem. Součástí práce byla i příprava nanočástic stříbra a mědi pro jejich pozdější cílené zabudování do parylenových vrstev. K přípravě nanočástic bylo využito výboje v kapalinách. Zatímco nanočástice stříbra byly kovové a sférického tvaru, u částic na bázi mědi byla pozorována jehlicovitá struktura a výrazná aglomerace. Povrch měděných částic nebyl kovový, ale byl tvořen oxidy a hydroxidy. Přímou aplikaci nanočástic do vrstev se nepodařilo realizovat.
|
|
| |
|
|
Interakce hyaluronan-aminokyseliny
Jugl, Adam ; Maršálek, Roman (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zaměřuje na nekovalentní interakce hyaluronanu o různých molekulových hmotnostech (9–1540 kDa) s bazickými (oligo)aminokyselinami (především argininem) a antimikrobiálním peptidem cecropinem B. Pro zkoumání interakcí byly zvoleny techniky ultrazvukové spektroskopie s vysokým rozlišením (HR-US), izotermické titrační kalorimetrie (ITC) a potenciometrických titrací. Práce se zaměřuje na charakterizaci interakcí zejména s ohledem na použitou molekulovou hmotnost interagujících polymerů a iontovou sílu prostředí. O tom, zda budou interakce probíhat, či nikoliv, rozhodovala především délka řetězce oligomerního argininu. U monomerních aminokyselin byly interakce zkoumány především za využití potenciometrických titrací. Interakce byly pozorovatelné od oligomerů argininu s osmi monomerními jednotkami. Molekulová hmotnost hyaluronanu ovlivňovala zejména intenzitu interakcí. Významný byl především přechod mezi jednotlivými konformacemi hyaluronanu (tyčinkou a náhodným klubkem). Zkoumání interakcí bylo prováděno ve vodě, v roztocích s různou koncentrací chloridu sodného a v PBS. Dostatečně vysoká iontová síla roztoku dokázala potlačit ve vodě probíhající interakce mezi oligomery argininu a hyaluronanem. Bylo prokázáno, že bazický antimikrobiální peptid cecropin B interaguje s hyaluronanem ve vodě, ale nikoliv v prostředí PBS. Na základě těchto výsledků bylo možné usuzovat, že systém hyaluronan-cecropin B by byl vhodný zejména pro topické aplikace.
|
|
|
Vliv rozpouštědla na deformační chování hydrogelů
Kulovaná, Eva ; Bartlová, Milada (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Žídek, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá molekulárně dynamickou simulací vlivu vody na deformaci hydrogelů. Hydrogely jsou modelové materiály vytvořené z makromolekulárních sítí solvatovaných vodou. Bylo zjištěno, že voda může tvořit můstky mezi makromolekulami, které mají formu dočasných iontových uzlů. Tyto můstky ovlivňují chování sítě během deformace. Vodní můstky jsou molekuly vody, které mají omezený rádius pohybu v prostoru mezi dvěma makromolekulami. Koncentrace vodních můstků byla regulována pomocí parciálního náboje na makromolekulárním řetězci v organické síti. Vodní můstky jsou určitým typem interakce, která je poměrně silná, ale výrazně delokalizovaná. Vodní můstek není možné trvale disociovat, po disociaci se v krátkém čase znovu vytvoří na jiném místě. Vliv vodních můstků byl srovnán s jinými typy síťových uzlů, zejména kovalentními a fyzikálními vazbami. Kovalentní uzly jsou modelovány jako prostá vazebná interakce mezi dvěma makromolekulami. Jsou nedisociovatelné a jsou lokální po celou dobu simulace. Fyzikální vazby jsou modelovány jako micely, kde hydrofobní skupiny tvoří jádro a hydrofilní skupiny obal micely. Fyzikální vazby mají povahu disociovatelných vazeb, které jsou lokální. Různé typy uzlů mají odlišný vliv na deformační vlastnosti. Byla simulována deformace sítí obsahujících kombinaci dvou typů uzlů: (i) fyzikálně-kovalentních, (ii) iontově-kovalentních, (iii) fyzikálně-iontových sítí a (iv) ternárních fyzikálně-kovalentní-iontových sítí. U jednotlivých a kombinovaných sítí bylo ověřeno chování v závislosti na jednoduchých sítí. Počet vodních můstků zásadně ovlivňovala primární struktura řetězců. Pokud byl řetězec PEG nahrazen hydrofobním polyoxymethylenem (POM) nebo polyoxytrimethylenem (POTM), jejich solvatace i mechanické chování se zhoršily.
|
|
|
Příprava a charakterizace tenkých bariérových vrstev
Blahová, Lucie ; Mráček, Aleš (oponent) ; Buršíková, Vilma (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Pro konzervaci kovových artefaktů jsou v dnešní době nejčastěji využívány kombinace různých akrylových pryskyřic a mikrokrystalických vosků, jejichž vlastnosti však nejsou v mnoha ohledech dostačující a vyhovující. Cílem této dizertační práce je proto vyvinout konzervační systém zohledňující nové poznatky na poli pokročilých materiálů a technologií posledních let. Nejslibněji se jeví založit konzervační povlak na tenké bariérové vrstvě, která musí splňovat následující požadavky: dobrá bariérová funkce vůči kyslíku, vlhkosti a dalším korozním činitelům; transparentnost kvůli zachování barevného vzhledu předmětu; dlouhodobá stabilita, ale zároveň jednoduchá odstranitelnost; možnost nanášení na více předmětů zároveň a přijatelná finanční náročnost aplikačního procesu. Jako materiál vhodný pro tento účel je vybrán polymer parylen C, který je připravován modifikovanou chemickou depozicí z plynné fáze. Odstranitelnost parylenu je zajištěna rozpustnou mezivrstvou ze silikon-akrylátového laku Laksilu, jež je nanášena mezi chráněný kov a vrstvu parylenu. V rámci práce je nejprve optimalizován proces nanášení dvouvrstvy Laksil/parylen a posléze jsou stanovovány její fyzikálně-chemické charakteristiky, které jsou poté srovnány s konvenčním konzervátorským povlakem složeným z akrylátového laku Paraloid B72 a mikrokrystalického vosku Revax. S ohledem na nároky kladené na konzervační povlak nás u dvouvrstvy Laksil/parylen zajímají zejména její bariérové vlastnosti, optické vlastnosti, morfologie povrchu a do jaké míry je možné ji odstranit. Nejužitečnější metodou pro popis bariérových vlastností povlaků bylo korozní testování. V rámci korozních testů byly povlakované kovové vzorky vystaveny vysoce korozivní atmosféře solné mlhy o koncentraci 50 g•l–1, teplotě 35 °C a 100% vlhkosti (ČSN EN ISO 9227). Dvouvrstva Laksil/parylen prokázala vynikající bariérové schopnosti, kdy se na takto povlakovaných vzorcích objevily první známky koroze po více než třech měsících korozního testování. Drsnost povrchu měřená profilometrií a morfologie povrchu zobrazená SEM dokumentovala synergii mezi vrstvou Laksilu a parylenu, která ústí v excelentní bariérovou a antikorozní funkci dvouvrstvy. Vrstva Laksilu je totiž schopná účinně vyrovnat nerovný povrch substrátu díky své vysoké tloušťce. Parylenová vrstva nadeponovaná na povrch vyrovnaný laksilovou vrstvou kopíruje tento hladký povrch a neobjevují se v ní defekty. Parylenová vrstva tak může maximálně plnit svou bariérovou funkci. Koloristickými měřeními bylo určeno, že dvouvrstva Laksil/parylen téměř nemění barevný vzhled předmětu. Jí způsobená barevná odchylka (ČSN EN ISO 11664-4) se pohybovala kolem jedné, což je hodnota hodnocená jako „rozpoznatelná jen zkušeným okem“. Dvouvrstva Laksil/parylen je odstranitelná díky rozpustitelnosti Laksilu v xylenu. Pro umožnění přístupu rozpouštědla k laku je nutné opatrně narušit svrchní vrstvu parylenu. Úspěšnost odstranění dvouvrstvy Laksil/parylen byla nejprve potvrzena na modelových železných vzorcích pomocí EDX. Následně byla prokázána možnost úplného odstranění i ze zkorodovaného povrchu reálného artefaktu metodou TGA. Úprava dvouvrstvou Laksil/parylen je tedy plně reverzibilní.
|
|
|
Technology of monofilamentous fibers based on oxidized hyaluronic acid
Běťák, Jiří ; Mráček, Aleš (oponent) ; Burgert, Ladislav (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Following dissertation thesis discusses on the technological development of novel type of fully biodegradable fibers based on oxidized hyaluronic acid. The thesis describes main aspects of the technological unit operations that are essential for the right understanding and management of the entire multistep fiber-forming process. The thesis also mentions a design of main technological devices that were used within the laboratory development to gain the basic process knowledge and also the design of the further fiber-spinning production unit that was built in 2015. The thesis further discusses ways of potential chemical modification of fibers in order to increase their stability in wet environment. Regarding the targeted applications of discussed fibers within the internal surgical applications, the material biocompatibility or toxicity has been also evaluated.
|
host ::
RSS.