|
|
Transparentní a semi-transparentní tenké vrstvy pro bioelektroniku
Jarušek, Jaromír ; Fohlerová, Zdenka (oponent) ; Gablech, Imrich (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na vývoj transparentních mikroelektrodových polí pro bioelektronická rozhraní s elektrogenními buňkami. Hlavní oblastí zájmu jsou in vitro aplikace s možností pozorování živých buněk na inverzním optickém mikroskopu. Teoretická část se dále zaměřuje na různé druhy transparentních a semitransparentních elektricky vodivých materiálů zahrnující vrstvy na bázi zlata, nitrid titanitý (TiN), vrstvy na bázi uhlíku, vodivé oxidy a vodivé polymery. Praktická část se zabývá optimalizací magnetronového naprašování oxidu inditého dopovaného cínem (ITO) a chemickým a elektrochemickým namáhání vrstev TiN-ITO. Závěrečná část práce je zaměřena na design, výrobu a testování planárních mikroelektrodových polí s různými materiály transparentních elektrod.
|
|
|
Biotechnologická produkce polyhydroxyalkanoátů pomocí termofilních bakterií
Kouřilová, Xenie ; Patáková, Petra (oponent) ; Koutný, Marek (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou mikrobiální biopolymery, které mohou představovat částečnou alternativu k petrochemicky vyráběným plastům. Jejich hlavní předností je biodegradabilita, biokompatibilita a možnost produkce z obnovitelných zdrojů. Nicméně náklady na jejich produkci jsou stále vyšší než cena polymerů původem z ropy. Pro zvýšení konkurenceschopnosti biotechnologických procesů byl představen koncept Next generation industrial biotechnology (NGIB), který se mimo jiné opírá o využití extremofilních mikroorganismů. Při implementaci extremofilů do fermentačních procesů dochází ke zvýšení robustnosti těchto technologií a zároveň mohou být sníženy nároky na sterilitu. V souvislosti s produkcí PHA pomocí extremofilů je poměrně dobře zmapovaná podskupina halofilních mikroorganismů. Výrazně méně informací je dostupných o další zajímavé kategorii, a to termofilech. V souladu s myšlenkou NGIB se v disertační práci zabýváme produkcí PHA právě pomocí termofilních bakterií. Pozornost je věnována především rodům Caldimonas, Rubrobacter a Tepidimonas. U řady testovaných zástupců těchto rodů byly sledovanými parametry optimální kultivační teplota, vhodný uhlíkatý substrát a schopnost produkce kopolymerů. Na základě tohoto základního screeningu byly vybráni nejslibnější producenti, kteří byli podrobeni dalším experimentům. Předností zástupců rodu Rubrobacter je, že se jedná o gram-pozitivní nesporulující bakterie, jelikož odpadá riziko kontaminace izolovaného polymeru pyrogenními lipopolysacharidy, které jsou přítomné v buněčné stěně gram-negativních mikroorganismů. Bakteriální kmen Tepidimonas taiwanensis LMG 22826T byl schopen produkovat vysoké výtěžky biomasy a PHA na směsi sacharidů glukózy a fruktózy. Při využití extraktu z vinných výlisků bylo dosaženo téměř totožných hodnot jako na čistých substrátech. Termofil Caldimonas thermodepolymerans DSM 15344, původním názvem Schlegelella thermodepolymerans, je velice slibným PHA producentem na substrátech bohatých na xylózu. Těmito substráty mohou být například hydrolyzáty lignocelulózových materiálů, které představují levný zdroj uhlíku. Zda jsou vhodné pro kultivaci C. thermodepolymerans bylo testováno na modelových hydrolyzátech složených z čistých sacharidů. Pro přiblížení reálných vzorků byl také zkoumán vliv potenciálních mikrobiálních inhibitorů vyskytujících se v lignocelulózových hydrolyzátech. V rámci disertační práce byl také vyvinut inovativní izolační protokol k zisku PHA založený na osmotickém namáhání termofilních a halofilních mikroorganismů za zvýšené teploty s přídavkem roztoku povrchově aktivní látky o nízké koncentraci.
|
|
|
Studium interakce plicního surfaktantu s vybranými polymery
Suchá, Klára ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem interakcí mezi plicním surfaktantem (Curosurf) a vybranými polymery (N,N,N-trimethylchitosan, polyvinylpyrrolidon, hyaluronan sodný). Práce se taktéž zaměřuje na inaktivaci plicního surfaktantu pomocí hovězího sérového albuminu, který způsobuje zvýšení povrchového napětí surfaktantu, přičemž takto inaktivovaný surfaktant není schopen plnit svou funkci v plicích. Přídavek polymerů k této směsi se projevil jakožto účinný prostředek pro navrácení povrchového napětí surfaktantu. V první řadě se tato práce soustředí na nalezení optimálních koncentračních poměrů polymeru a Curosurfu, při kterých dochází k jejich vzájemné interakci. K získání optimálních poměrů byla použita metoda dynamického rozptylu světla. V druhé části se práce věnuje stanovení povrchového napětí pomocí prstencového tenziometru dle du Noüy. Bylo zjištěno, že přídavek všech vybraných polymerů vedl ke snížení povrchového napětí inaktivovaného surfaktantu k hodnotám blízkých nativnímu Curosurfu. Tato práce poskytla přínosné informace k pochopení mechanismu obnovy povrchového napětí plicního surfaktantu.
|
|
|
Vliv bio-pigmentů na vlastnosti PLA materiálů pro 3D tisk
Vacula, Jan ; Figalla, Silvestr (oponent) ; Menčík, Přemysl (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem vlivu barviv přírodního původu na vlastnosti kyseliny polymléčné (PLA) pro 3D tisk metodou FDM. V případě výroby 3D tiskových strun bylo důležité znát chování bio-barviv v materiálu. K zjištění termické stability bio-barviv byla provedena termogravimetrická analýza (TGA). Na základě výsledných termických stabilit bylo následně vybráno sedm bio-barviv, ze kterých byly připraveny koncentrační řady ve formě 3D tiskových strun. Pomocí gelové permeační chromatografie (GPC) byl definován vliv přidání bio-barviv do polymerní matrice kyseliny polymléčné. Pro stanovení vlivu bio-barviv na mechanické vlastnosti připravených materiálů byla vybrána tahová zkouška a tříbodová ohybová zkouška. Bylo zjištěno, že přidáním bio-barviv nedochází k výraznému poklesu mechanických vlastností. Dále byla zkoumána UV stabilita pomocí urychlené expozice v komoře s xenonovou výbojkou. Pomocí kolorimetrického vyhodnocení byl definován vliv UV záření na jednotlivá bio-barviva. Výsledky byly klíčové pro další vývoj a optimalizaci využití přírodních barviv ve výrobním procesu 3D tiskových strun.
|
|
|
Alternativní způsoby síťování alginátu sodného vedoucí k hydrogelům s vhodnými aplikačními vlastnostmi
Kouřilová, Ludmila ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na přípravu alginátových gelů s možností ovlivnění jejich finálních aplikačních vlastností (transparentnost, synereze, viskoelastické vlastnosti, aj.). Na základě literární rešerše byly vybrány celkem tři gelační strategie vedoucí ke gelaci alginátu sodného, a to iontové síťování metodou vnější gelace, iontové síťování metodou vnitřní gelace a síťování alginátu kyselinou fytovou, která je schopná tvořit jak iontovou vazbu, tak intramolekulární vodíkové můstky. Následně byla provedena optimalizace přípravy alginátových gelů, charakterizace jejich mechanických vlastností a na závěr byl sledován vliv několika faktorů (koncentrace polymeru, množství síťovacího činidla, doba gelace, přídavek sacharózy, aj.) na výsledné vlastnosti připravených gelů. V rámci diplomové práce bylo prokázáno, že na výsledné vlastnosti gelů na bázi alginátu sodného má vliv nejen koncentrace polymeru, množství použitého síťovacího činidla, rychlost gelace či synereze, ale v případě iontového síťování metodou vnější gelace také například typ použitého aniontu. Zajímavou součástí diplomové práce je také optimalizace stanovení mechanických vlastností alginátových gelů kompresními testy. Během těchto testů dochází ke stlačení vzorku mezi dvěma senzory reometru a je měřena mechanická odezva vzorku na aplikovanou sílu. Jedná se o jeden z nejlépe představitelných reometrických testů.
|
|
|
Počítačové modelování interakcí mezi hyaluronanem a polylysinem
Zlochová, Barbora ; Řeha,, David (oponent) ; Minofar, Babak (vedoucí práce)
Kyselina hyaluronová je biosacharid přirozeně se vyskytující v lidských tkáních. Jako biomateriál s řadou zajímavých vlastností je předmětem zájmu v mnoha průmyslových oblastech jako jsou kosmetika a medicína. Je obecně známo, že polymery kyseliny hyaluronové interagují peptidovými polymery za tvorby komplexů různými fyzikálními vlastnostmi, s velkým potenciálem v oblasti materiálových věd. V této práci byla snaha o charakteristiku tvorby právě takových komplexů na případu jednoho polymerního vlákna kyseliny hyaluronové s polylysinovými vlákny o různém počtu lysinových podjednotek. V teoretické části práce je popsána kyselina hyaluronová a polylysin z hlediska jejich obecných strukturních vlastností, využití a interakcí, je vysvětlena obecná počítačová chemie, jsou definovány principy a parametry molekulární dynamiky MD, a nakonec je popsáno schéma simulace MD podle něhož byly stavěny simulace pto tuto práci. V experimentální části práce byly definovány připravované simulační systémy PLL8, PLL10, 1HA25-8PLL10, 1HA25-10PLL10, 1HA25-12PLL10 společně s parametry a nástroji jež byly využívány k jejich výstavbě, byla popsána práce vprostředí GROMACS, ve kterém celá výstavba simulačních systémů probíhala, dále byla popsána samotná příprava MD simulačních systémů, spuštění jejich výpočetního řešenía analýzy v MetaCentru. V simulovaných systémech byl analyzován počet vodíkových vazeb mezi polymerním vláknem HA a PLL peptidy o různých koncentracích a zároveň jejich interakcemi sokolním rozpouštědlem. Byl studován gyrační poloměr polymerního vlákna HA v přítomnoti PLL peptidů o různých koncentracích. Byla stanovena radiální distribuční fuknce terminálních zbytků na PLL vláknech v okolí terminálních zbytků na povrchu HA při různých koncentracích PLL. Použitím programu VMD byly pořízeny snímky 3D struktur systémů v průběhu simulace. Analýzou dat se nám podařilo definovat a určit, jak se mění interakce mezi HA a PLL komplexy při různých koncentracích PLL peptidů.
|
|
|
Polymerní směsi termoplastického škrobu s biodegradovatelnými polymery
Nováková, Pavlína ; Petruš, Josef (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou a vlastnostmi biodegradovatelných polymerních směsí termoplastického škrobu (TPS) s polyhydroxybutyrátem (PHB) s důrazem na kompatibilizaci směsi nemísitelných polymerů. Teoretická část je zaměřena na charakterizaci termoplastického škrobu, termodynamiku polymerních směsí, možné způsoby kompatibilizace polymerních směsí a shrnutí dosavadních poznatků o polymerních směsích termoplastického škrobu s biodegradovatelnými polymery. Experimentální část se zabývá modifikací škrobu a PHB maleinanhydridem za účelem kompatibilizace polymerní směsi. Navázání monomeru na polymery bylo potvrzeno infračervenou spektroskopií a acidobazickou titrací. S využitím připravených modifikovaných polymerů byly připraveny směsi TPS/PHB, na kterých byl posuzován vliv kompatibilizace a složení směsí na vlastnosti. Pro pozorování tání a krystalizace byla využita DSC (diferenční kompenzační kalorimetrie), změny molekulové hmotnosti byly posuzovány stanovením indexu toku taveniny. Pevnost v tahu, prodloužení při přetržení a vliv stárnutí na mechanické vlastnosti byly stanoveny tahovou zkouškou, morfologie směsí byla pozorována pomocí elektronové mikroskopie (SEM).
|
|
|
Výroba a charakterizace pokročilých mikrofluidních čipů
Vejrosta, Jakub ; Novotný,, Jakub (oponent) ; Plichta, Tomáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem, výrobou a ověřením funkce mikrofluidních čipů, pomocí kterých je možné třídit částice za využití povrchové akustické a stojaté povrchové akustické vlny. Třídící funkce tohoto čipu je založena na piezoelektrických vlastnostech substrátu. Z tohoto důvodu byl jako substrát vybrán niobičnan lithný. Akustické vlny jsou generovány pomocí interdigitálních převodníků umístěných přímo na povrchu substrátu, které byly vyrobeny technologií napařování kovových vrstev, optickou litografií a reaktivního leptání iontovým svazkem. Samotné mikrofluidní kanály byly odlity z biokompatibilního polymeru polydimethylsiloxanu a následně nalepeny na podložní substrát s již připravenými interdigitálními převodníky. Správnost výroby a kompletace optimalizovaných mikrofluidních čipů byla následně ověřena experimentálně, kdy byly tříděny částice polystyrenu různých průměrů. Další aplikací těchto čipů byla příprava orientovaných struktur bakterií Cupriavidus necator H16 za pomoci povrchové akustické vlny.
|
|
|
Transportní a mechanické vlastnosti hybridních hydrogelů na bázi gellanu
Sokolínský, Jan ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Náplní této diplomové práce je studium mechanických a transportních vlastností hybridních hydrogelů na bázi gellanu. V rámci této práce byl nejprve studován proces optimalizace přípravy gellan-poly(vinylalkohol) IPN hydrogelu, kde byl kladen důraz na opakovatelnost přípravy vzhledem k zachování mechanických vlastností hydrogelu. Poté byl, jak na samotných gellanových hydrogelech, tak na vybraných IPN kompozicích studován vliv různých aditiv (konkrétně vliv přídavku plastifikátoru a vliv síťování vícevaznými ionty). Na základě těchto testů byla vybrána sada vzorků, na kterých byla navíc měřena dynamická mechanická analýza, botnací a sušící experimenty. V závěru práce byly rovněž studovány transportní vlastnosti vybraných hydrogelových kompozic. Z testů realizovaných v rámci této diplomové práce vyplynulo, že jak tvorbou dvojité sítě, tak přídavkem výše zmíněných aditiv jsme schopni ovlivnit studované mechanické i transportní vlastnosti.
|
|
|
Cílená modifikace hrotů využitelných pro vybrané měřicí módy mikroskopu atomárních sil
Lišková, Kateřina ; Szabová, Jana (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá modifikací hrotů standardně používaných v mikroskopii atomárních sil a jejich následným využitím ke stanovení mechanických vlastností vybraných hydrogelových systémů na lokální úrovni. Pro cílenou modifikaci byla vybrána metoda fixace mikročástice na nosník, který byl úspěšně modifikován pomocí částic melaminové pryskyřice Nejdříve byly měřeny mechanické vlastnosti vybraného zástupce fyzikálně síťovaných hydrogelů (polysacharid agaróza), které byly hodnoceny na základě Youngova modulu pružnosti, adhezní síly a práce. Získané výsledky byly porovnány s hodnotami naměřenými pomocí dvou komerčně dostupných nosníků lišících se jak ve tvaru, tak v základních parametrech, jako je konstanta pružnosti a rezonanční frekvence. Následně byl ověřován vliv nastavené působící síly nosníku na vzorek (Setpoint). Využitelnost modifikovaných nosníků byla testována i na vybraném zástupci iontově síťovaných hydrogelů (alginát sodný síťovaný vícemocnými ionty). V rámci experimentální části diplomové práce bylo ověřeno, že použití nosníků s vyšší styčnou plochou vede ke spolehlivějším výsledkům z hlediska spolehlivosti a reprodukovatelnosti, vzhledem k tomu, že do finální hodnoty Youngova modulu je zahrnut nejenom příspěvek polymerního řetězce, ale i póru. Při stanovování mechanických hodnot je důležité uvést nejenom používaný nosník a jeho vlastnosti, ale také veškeré ostatní experimentální parametry, jejichž změna může ovlivnit finální hodnoty Youngova modulu stanovené na mikroúrovni mikroskopií atomárních sil.
|
host ::
RSS.