|
|
Studies towards the Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Silica Fibers via Electrospinning
Koukolová, Anna ; Dzik, Petr (oponent) ; Hüsing, Nicola (vedoucí práce)
Polyorganosilanes are an emerging class II hybrid material potentially enabling the preparation of new materials with novel functionalities. Although some pertinent intriguing materials and applications have been investigated, to date, the preparation of polyorganosilane-based micro and nanofibers has not been reported. Therefore, the present thesis deals with the investigation of poly(vinylmethyldimethoxysilane) as a novel precursor for the preparation of fibers via electrospinning. Free-radical bulk polymerization of vinylmethyldimethoxysilane was performed in order to obtain polymeric products of various molecular weights. The degree of polymerization was studied with respect to the radical starter concentration by dynamic light scattering and nuclear magnetic resonance spectroscopy experiments. Investigations of the ability to form fibers by electrospinning from solutions of the synthetized polymers were conducted with special emphasis on the properties of the used polymeric product and the spinning solution. Results showed that the studied polymer is in principle suitable for the preparation of fibers. However, only fragments of fibers were obtained by electrospinning of the polymers using methanol as a solvent. Further investigations, employing a sol-gel processing approach in order to enhance the number of polymer chain entanglements and thus increase spinnability, were conducted. It was found that the stage of gelation was crucial and the sol-gel process was investigated towards several parameters such as gelation time with respect to pH and water content. Again, fiber fragments could be obtained using optimized sol-gel processing parameters. Finally, a strategy utilizing a carrier polymer successfully yielded polyorganosilane-based fibers and the resulting fiber morphology was correlated to the employed process parameters.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on a flexible energy harvesting system based on piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) with an emphasis on manipulating and optimising the properties and performance. By incorporating powders of piezo-active ceramics, the properties of piezoelectric polymer PVDF could be significantly improved and converted into useful electrical energy. PVDF was formed by electrospinning into fibres with a thickness of 1.5-0.3 µm and then studied with various analytical methods. This work offers a description of electrospinning, a preparation of samples for examination and a theoretical introduction to the analytical methods to which the samples were subjected. The morphology and distribution of the nanostructured ceramics into the PVDF polymer matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive Xray spectroscopy (EDX). For the formation of phase and detailed phase composition, the samples were comprehensively characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The work also contains analysis in Raman spectroscopy, a method used to identify and compare chemical compounds. The electrical characteristics were studied by dielectric spectroscopy and the correlation with composition is provided. Individual components of doped fibres are characterised and discussed relating to their future use in sensors.
|
|
|
Příprava kompozitních vláknitých struktur metodou elektrostatického zvlákňování pro piezoaplikace
Schifferová, Zuzana ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Pomocí elektrostatického zvlákňování byla připravena polymerní i kompozitní polymerkeramická nanovlákna. Jako nejvhodnější prekurzor byl stanoven roztok 20 hm.% polyvinylidenfluoridu (PVDF) ve směsi dimethylsulfoxidu (DMSO) a acetonu v poměru 7:3. Pro přípravu kompozitních vláken byly do tohoto roztoku přidány nanočástice zirkoničitanu titaničitanu barnatého vápenatého (BCZT), nebo titaničitanu barnatého (BT) v množství 20 hm.%. Pro přípravu vláken byly používány následující parametry: napětí 50 kV, dávkování 30 l/min, vzdálenost kolektoru a emitoru 20 cm a jehla o průměru 17 G. Dále byl zkoumán vliv hmotnostně střední molekulové hmotnosti PVDF a rychlost rotace kolektoru. Na vzorcích byla zkoumána morfologie a tloušťka vláken. Pomocí rentgenové difrakce a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací bylo dále stanoveno fázové složení vzorků a nakonec byly měřeny některé jejich elektrické vlastnosti. Vlákna s nižším průměrem vznikala při nižších molekulových hmotnostech PVDF a při vyšší rychlosti rotace kolektoru. Tato vlákna měla také vyšší procento piezoelektrické fáze. Nejnižší dosažené hodnoty průměru vláken byly okolo 300 nm, nejvyšší procento fáze bylo 92 % a nejvyšší piezoelektrická konstanta měla hodnotu 16 pC/N. Vlákna plněná BT částicemi vykazovala lepší vlastnosti než vlákna plněná BCZT částicemi.
|
|
|
Studium toxicity antimikrobiálních krytů ran a perspektivních nových nanomateriálů
Kozlíčková, Hana ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Zajíčková, Lenka (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem toxicity vybraných komerčních antimikrobiálních krytů ran (StopBac STERILE, obsahující ionty stříbra a Traumacel Biodress Disinfect, obsahující chlorhexidin) a antimikrobiálního nanomateriálu, poskytnutého laboratořemi CEITEC VUT Brno. V experimentální části práce je popsána příprava tohoto polykaprolaktonového nanomateriálu, na který byla následně deponována vrstva mědi magnetronovým naprašovacím systémem BESTEC (MAGNETRON). Dále byla navržena metoda pro studium cytotoxicity jednotlivých krytů s antimikrobiálními přídavky. Tyto testy byly prováděny in vitro na buněčných kulturách metodou luhování materiálů v laboratořích Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Zjistili jsme, že s výjimkou chlorhexidinu, nízké koncentrace účinných látek vyluhovaných z materiálů podporovaly proliferaci studovaných buněk, při vysokých koncentracích docházelo i k cytotoxickým efektům. Byla provedena i analýza jednotlivých materiálů pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a energeticky disperzní rentgenové spektroskopie.
|
|
|
Reologické chování roztoků polymeru vhodných pro elektrostatické zvlákňování
Divínová, Nikol ; Voráč,, Zbyněk (oponent) ; Chamradová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací vodných roztoků polyvinylalkoholu (PVA) vhodných pro elektrostatické zvlákňování. V teoretické části je popsána metoda elektrostatického zvlákňování, včetně parametrů ovlivňujících tento proces. Literární rešerže rovněž obsahuje kapitolu reologie, která se obecně zabývá reologickými vlastnostmi polymerů a zejména pak PVA. V experimentální části je popsána příprava a reologická studie vodných PVA roztoků, které byly následně zvlákněny. Pomocí zobrazovací techniky skenovací elektronové mikroskopie (SEM) byla studována morfologie připravených PVA nanovlákenných vrstev. Sledován je vliv molekulové hmotnosti, použitého rozpouštědla, koncentrace, reologických vlastností, elektrické vodivosti a povrchového napětí roztoků na zvláknitelnost, průměr a morfologii vzniklých vláken.
|
|
|
Advanced preparation of inorganic (ceramic) particles and nanostructures
Šťastná, Eva ; Martinovou,, Lenku (oponent) ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
An electrospinning process was used for bioactive nanofibrous structures preparation. Neat polycaprolactone nanofibres and polycaprolactone nanofibres containing hydroxyapatite nanoparticles were successfully prepared via electrospinning and characterized using scanning electron microscopy. Mechanical properties of the nanofibres were analyzed using uniaxial tensile strength test. Results of the testing showed strong influence of the nanofibres direction alignment and nanoparticles presence on the mechanical properties of the prepared structures. The direction alignment contributed to higher elastic modulus and failure stress regardless the presence of the hydroxyapatite nanoparticles in the structure. However, the direction alignment considerably reduced failure strain of the structure. An interesting phenomenon occurred by the composite nanofibres – the influence of the hydroxyapatite particles was more distinct by the random fibres (they worsened failure strain and failure stress of the random composite fibres) but the hydroxyapatite particles did not have such strong effect on the parallelly aligned fibres. The samples were then modified by surface low-temperature plasma treatment to improve biological properties of the nanofibres. Change of the nanofibres surface characteristics was examined by contact angle measurement by sessile drop method and by XPS spectroscopy. The contact angle measurement showed that the plasma treatment considerably increased structures hydrophilicity – was unmeasurable. The XPS analysis explained the effect of the plasma treatment on microscopical scale – the plasma treatment had affected only polymer constituent of the treated structure, the hydroxyapatite nanoparticles remained intact. Selected prepared structures were biologically tested. Test in simulated body fluid proved high bioactivity of the polycaprolactone/hydroxyapatite composite nanofibres through precipitation of calcium phosphates phases on the composite structures. Following in-vitro tests using living cell cultures (ISO 10993-5 and WST-8 test) proved beneficial influence of the hydroxyapatite in the structure and of the surface plasma treatment when bioactivity of the plasma treated composite structures increased 1.5 times compared to the neat as-spun polycaprolactone fibres.
|
|
|
Studium toxicity antimikrobiálních krytů ran a perspektivních nových nanomateriálů
Kozlíčková, Hana ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Zajíčková, Lenka (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem toxicity vybraných komerčních antimikrobiálních krytů ran (StopBac STERILE, obsahující ionty stříbra a Traumacel Biodress Disinfect, obsahující chlorhexidin) a antimikrobiálního nanomateriálu, poskytnutého laboratořemi CEITEC VUT Brno. V experimentální části práce je popsána příprava tohoto polykaprolaktonového nanomateriálu, na který byla následně deponována vrstva mědi magnetronovým naprašovacím systémem BESTEC (MAGNETRON). Dále byla navržena metoda pro studium cytotoxicity jednotlivých krytů s antimikrobiálními přídavky. Tyto testy byly prováděny in vitro na buněčných kulturách metodou luhování materiálů v laboratořích Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Zjistili jsme, že s výjimkou chlorhexidinu, nízké koncentrace účinných látek vyluhovaných z materiálů podporovaly proliferaci studovaných buněk, při vysokých koncentracích docházelo i k cytotoxickým efektům. Byla provedena i analýza jednotlivých materiálů pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a energeticky disperzní rentgenové spektroskopie.
|
|
|
Piezoelektrické nanovlákenné materiály pro nositelnou elektroniku
Frolíková, Štěpánka ; Škarvada, Pavel (oponent) ; Macků, Robert (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vlivem výrobních parametrů na morfologii PVDF nanovláken vyrobených elektrostatickým zvlákňováním. Nanovlákna jsou obecně velmi využívaný materiál, mohou mít i piezoelektrické vlastnosti, což jim přináší specifické spektrum využití, např. v biosenzorech. Výroba nanovláken byla realizována pomocí elektrostatického zvlákňování. Ke zkoumání morfologie a povrchových vlastností se využíval rastrovací elektronový mikroskop. Cílem práce je porovnat vlastností PVDF nanovláken vyrobených za různého nastavení výrobních parametrů.
|
|
|
Příprava polyvinylidenfluoridových vláken pomocí elektrostatického zvlákňování
Hošek, František ; Šťastný, Přemysl (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Elektrostatické zvlákňování je jedna z rychle se rozvíjejících metod pro získání vláken velmi malé tloušťky. Využití nanovláken je obrovské a má velký potenciál pro spoustu oborů – v medicíně, biologii, chemii, elektronice, v ochraně životního prostředí, energy-harvestingu… Slibným materiálem pro výrobu vláken se jeví polyvinyliden fluorid (PVDF) pro své skvělé mechanické i chemické vlastnosti, je to látka chemicky inertní, velmi odolná proti tepelnému zatížení. Cílem této bakalářské práce je příprava PVDF vláken metodou elektrostatického zvlákňování a studie vlivu tří různých povrchově aktivních látek na zvláknitelnost PVDF, na uspořádání a tvar vláken, které vznikají při elektrostatickém zvlákňování. Byl studován vliv koncentrace povrchově aktivních látek (1 hm.%; 0,5 hm.%; 0,25 hm.%) na proces zvlákňování při elektrickém napětí 25 kV a 50 kV. Teoretická část popisuje vlastnosti a dělení polymerů a detailně polyvinyliden fluorid (PVDF) jako výchozí materiál. Dále je popsána metoda elektrostatického zvlákňování, včetně procesních podmínek a vnějších parametrů ovlivňujících proces získání vláken. Experimentální část popisuje přípravu vzorků elektrostatickým zvlákňováním a jejich charakterizaci. Byla vyhodnocena tloušťka vláken, jejich vzhled, uspořádání a výskyt defektů při použití jednotlivých surfaktantů. Bylo zjištěno, že použité iontové povrchově aktivní látky ovlivňují tloušťku vláken i jejich morfologii. Byla získána homogenní vlákna s převažujícím uspořádáním v jednom směru, bez defektů.
|
|
|
Využití nanovlákenných nosičů pro regneraci cév
Bezděková, Dagmar ; Amler, Evžen (vedoucí práce) ; Holzerová, Kristýna (oponent)
Systémů pro cévní regeneraci bylo vyvinuto již mnoho, žádný však zatím není úspěšný v použití pro náhrady cév s průměrem menším než 6 mm. Syntetické materiály jako Dacron a ePTFE sice mají dobré výsledky v nahrazení velkých cév, u malých cév ale způsobují trombózu. Navíc nejsou degradabilní, takže neumožňují přirozenou remodelaci cévního systému. Navíc na tyto materiály neadherují endoteliální buňky, které jsou esenciální pro vytvoření přirozené antitrombogenní vrstvy, ani hladké svalové buňky. Xenogenní decelularizované štěpy jsou další, nesyntetickou alternativou pro vytváření náhrad. Příhodný detergent odstraní buňky dárce a zbude pouze extracelulární matrix, kde mohou být poté kultivovány hostitelské buňky. Nevýhodou xenogenních štěpů je náročnost na výchovu zvířecích donorů a porušení struktury extracelulární matrix po použití detergentu. Jako nejpříhodnější materiál se zatím jeví nosiče vytvořené elektrostatickým zvlákňováním. Relativně jednoduchý proces se může různými způsoby modifikovat a vytvoří se tak nosič, který strukturou připomíná extracelulární matrix. Velikou výhodou je možnost inkorporace bioaktivních látek do jádra vlákna, takže slouží jako atraktant pro cévní buňky, nebo jako antikoagulační faktory. V kombinaci s využitím progenitorových buněk se zdá být elektrostatické zvlákňování...
|
host ::
RSS.