|
|
Effects of detergents on activity, thermostability and aggregation of immobilized lipases
Bančáková, Anna ; Voběrková, Stanislava (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Predmetom tejto diplomovej práce bolo štúdium vplyvu detergentov na aktivitu, termostabilitu a agregáciu voľnej a imobilizovanej formy komerčného preparátu lipázy izolovanej z mikroskopickej huby Rhizopus arrhizus. Teoretická časť obsahuje ucelenú rešerš popisujúcu štruktúru, mechanizmus účinku a priemyselný význam spomínanej hydrolázy spolu s popisom chemických účinkov detergentov, pričom dôraz bol kladený predovšetkým na skupinu neionogénnych detergentov s názvom tweeny. V experimentálnej časti bol študovaný efekt tweenov na rozpustnej a imobilizovanej forme RA lipázy. Imobilizácia spočívala v priamej adsorpcii enzýmu na neupravený nosič. Ako nosič bol použitý oxidovaný grafén ošetrený tweenom (tween 20, 60, 80). Aktivita enzýmu bola stanovená spektrofotometricky za pomoci substrátu p-nitrofenyl laurátu. Zvýšenie aktivity voľnej lipázy (104 % oproti maximálnej hodnote) bolo zaznamenané pri použití tweenu 20 o koncentrácii vysoko nad hodnotou kritickej micelárnej koncentrácie (10 mmol•dm-3). Na základe štúdie imobilizačných podmienok, boli nastavené ideálne parametre pre dosiahnutie účinnej imobilizácie v spojení s čo najvyššou lipolytickou aktivitou (koncentrácia enzýmu 0,1 mg•ml-1, fosfátový tlmivý roztok pH 7,2, koncentrácia tweenu 10,8 mmol•dm-3, čas imobilizácie 1 hodina). Obe formy lipázy vykazovali maximálnu aktivitu pri 35 °C. Optimálne pH sa u imobilizovanej lipázy posunulo na hodnotu 8, v porovnaní s voľnou formou, ktorej pH optimum bolo stanovené na 9. Tepelná stabilita vykazovala približne rovnaký priebeh u oboch foriem skúmanej hydrolázy. Avšak v prípade štúdia stability enzýmu pri dlhodobej úschove bolo po imobilizácii zistené výrazné zlepšenie tohto parametru.
|
|
|
Polycaprolactone, synthesis, characterization, and degradability
Boháčová, Zdeňka ; Vojtová, Lucy (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Presented diploma thesis deals with the study of ring-opening polymerization (ROP) of caprolactone catalyzed by novel organic and organometallic compounds. In the theoretical part of the thesis a summary of polymerization strategies and catalytic/initiators systems for ROP of polyesters is overviewed on the basis of reported background research. In experimental part a series of caprolactone polymerization runs with the view of polymerization conditions (solution/monomer ratio, catalyst/initiator ratio, monomer/initiator ratio and monomer concentration) at the temperature range of 25-70 °C was carried out. The experimental study was focused on catalytic precursors based on organic carbenes (tBuNCH=CHN+tBu)CH Cl- (NHC-tBu) in tetrahydrofuran solution and complex of aluminium{O,O’-[4,5-P(O)Ph2tz]-AlMe2} Ph = phenyl, tz = triazole, (OAlMe2) in chlorobenzene solution. Obtained polymers were precisely characterized by means of 1H NMR spectroscopy (Bruker Avance), Differential scanning calorimetry (TA Instruments Q 2000) and Gel permeation chromatography (Agilent Technologies 1100 series) methods. The microbial degradability of synthesized polymer sample having Mn = 12 kg/mol, Mw/Mn = 2.5 and crystallinity degree of 53 % was examined. The polymer in the form of melt-pressed films and powder form was bacterially aged in Bacillus subtilis (BS) strain inoculated mineral and nutrient media for 42 days. Scanning electron microscopy (SEM) and Confocal laser scanning microscopy (CLSM) confirmed the crack development on the surface of films as the consequence of microbial attack in comparison with unchanged control samples. Moreover, the pink coloration of polymer suspension was observed as the consequence of bacterial activity.
|
|
|
Novel "green" catalysts for controlled ring-opening polymerization of lactide
Surman, František ; Vojtová, Lucy (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Syntéza polylaktidu (PLA) polymerací za otevření kruhu cyklického monomeru (ROP) může být uskutečněna různými způsoby. Literatura uvádí více než 100 katalytických systémů, jejichž pomocí lze polylaktid a jiné biodegradabilní alifatické polyestery získat. Například organokovové katalyzátory na bázi Sn, Zn, Al atd. se po splnění své polymerační funkce stávají kontaminanty a pro humánní implantáty je použití takového materiálu diskutabilní. V současné době jsou v centru výzkumné pozornosti nové N-heterocyklické karbenové katalyzátory. Tyto „metal-free“ katalytické struktury jsou schopné reprodukovatelně řídit syntézu polymerů předem definované molekulové hmotnosti s definovanými koncovými skupinami a nízkou polydisperzitou, která je charakteristická pro živý průběh polymerace. Nabízí se možnost syntézy blokových kopolymerů a různorodých makromolekulárních architektur. Předložená diplomová práce se zabývá studiem polymerace cyklického monomeru D,L-laktidu katalyzované N-heterocyklickým karbenem. Polymerace byly vedeny v přítomnosti benzylalkoholu jako iniciátoru v roztoku THF. Byl sledován vliv složení reakčního systému monomer – iniciátor – katalyzátor. Dále byly připraveny polymery opticky čistého L-laktidu s makroiniciátory PEG s Mn = 1000 a 2000 g/mol. Střední číselná molekulová hmotnost (Mn) a polydisperzita (PDI) byly stanoveny pomocí GPC. Definovatelnost koncových skupin vybraných polymerů byla prokázána pomocí 1H NMR.
|
|
|
Lanthanidocenes and their Precursors Synthesis
Kašpárek, Vít ; Hermanová, Soňa (referee) ; Richtera, Lukáš (advisor)
The first section of this bachelor’s thesis aims on a theoretical basis used to characterize new preparation substances, especially x-ray diffraction, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The next section deals with the basic structural types of lanthanidocenes according to the substituted ligands. The last theoretical section deals with work in the gloves box and the preparation of the laboratory glasses for the work in the inert atmosphere. The aim of the experimental section was the synthesis of methoxyethane, characterization of its purity using FT-IR and its next usage in the change of organic ligands in structure of (C5Me5)SmCl2Li(OEt2)2.
|
|
|
Study on interactions between lipase and carbon-based support
Hamrlová, Romana ; Voběrková, Stanislava (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Tématem diplomové práce je imobilizace lipáz a konkrétně studium interakcí mezi lipázou a nosičem na bázi uhlíku. Lipáza izolovaná z kmene Rhizopus arrhizus byla adsorbována přímo na různé typy grafen oxidu (a1, a, b, c a d) a na grafen oxid typu a1 modifikovaný poly(ethylenglykolem), PEG-a1. Enzym adsorbovaný na nosič a1 byl následně sesítěn pomocí glutaraldehydu a vzorek byl označen jako GA(RA-a1). Vliv hydrofobního charakteru povrchu nosiče na účinnost imobilizace byl potvrzen vyšší úchovou počáteční aktivity enzymu imobilizovaného na více hydrofobním nosiči (nižší koncentrace polárních skupin) i při vyšší koncentraci rozpustného enzymu v roztoku. Stanovení enzymové aktivity bylo provedeno spektrofotometricky za použití p-nitrofenyl laurátu (p-NPL) jako substrátu. Pro imobilizovaný a volný enzym byly stanoveny základní biochemické a kinetické parametry. Optimální pH kovalentně imobilizovaného enzymu bylo posunuto do více kyselého oblasti (pH 7-8) ve srovnání s volným enzymem, kdy bylo optimum dosaženo při pH 9. Tepelná stabilita imobilizovaného enzymu byla výrazně zlepšena v případě vzorku GA(RA-a1), kde bylo aplikován glutaraldehyd po adsorpci enzymu na nosič. Sesíťování adsorbovaného enzymu pomocí glutaraldehydu vedlo ke zlepšení tepelné stability vzorku, a to pravděpodobně v důsledku intermolekulárních kovalentních vazeb. Na základě měření stability enzymu při teplotě 4 C ve fosfátovém pufru bylo prokázáno značné zlepšení úchovy lipolytické aktivity imobilizovaného vzorku oproti volnému enzymu. Volný enzym ztratil více než 84 % své původní aktivity za 42 dní, zatímco imobilizovaný enzym na nosiči c si zachoval 100 % své původní aktivity. Nejlepší stabilitu enzymu při úchově měl nosič c, když si po 180 dnech stále zachoval 87 % své původní aktivity.
|
|
|
Tha synthesis of syndiotactic polystyrene using monocyclopentadienyl titanium complexes
Svačina, Zdeněk ; Petrůj, Jaroslav (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
A series of four novel halosilylsubstitued monocyclopentadienyl titanium complexes; [Si(CH3)2FCp]TiCl3 – FSiTTC, [Si(CH3)F2Cp]TiCl3 F2SiTTC, [Si(CH3)Cl2Cp]TiCl3 - Cl2SiTTC, [Si(CH3)2ClCp]TiCl3 - ClSiTTC was tested as catalytic precursors for polymerization of styrene in toluene. The maximum polymerization activity was achieved after polymerization period of 20 minutes. Activity decreased in order FSiTTC/MAO > F2SiTTC/MAO > Cl2SiTTC/MAO > ClSiTTC /MAO. Prepared polystyrenes were characterized using 13C NMR spectroscopy and DSC analysis. Syndiotacticity index of obtained PSs was determined by means of Soxhlet extraction with butan-2-one as solvent. Syndiotacticity indexes of PSs obtained by investigated catalysts possessed higher values then those obtained by standard catalysts (CpTiCl3 a Cp*TiCl3) at comparable polymerization conditions.
|
|
|
Functionalization of biodegradable polymers by itaconic anhydride
Michlovská, Lenka ; Hermanová, Soňa (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou biodegradabilního termosenzitivního triblokového kopolymeru na bázi polyethylenglykolu, kyseliny polymléčné a polyglykolové (PLGA-PEG-PLGA) a dále pak především jeho modifikací anhydridem kyseliny itakonové (ITA), který dodá kopolymeru jak reaktivní dvojné vazby tak i funkční karboxylové skupiny důležité pro reakci s biologicky aktivními látkami. Hlavním cílem bylo optimalizovat reakční podmínky pro dosažení nejvyššího stupně navázání ITA na polymer za vzniku ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA. Uvedený kopolymer je po vytvoření heterogenního kompozitu např. s hydroxyapatitem vhodný pro biomedicíncké aplikace především v oblasti tkáňového inženýrství jako dočasná náhrada či fixace tvrdých tkání (kostí). V teoretické části uvedené práce jsou na základě literární rešerše obecně popsány hydrogely, jejich rozdělení, síťování a degradace. Stručně jsou rozepsány fyzikální a chemické vlastnosti a syntéza jednotlivých biomateriálů použitých při syntéze, anhydridu kyseliny itakonové a jejich kopolymerů. Experimentální část popisuje detailně syntézu PLGA-PEG-PLGA kopolymeru polymerací za otevření kruhu pomocí vakuové linky a Schlenkových technik. Byla sledována i kinetika polymerace s navržením nejvhodnějších podmínek syntézy. Uvedený kopolymer byl následně modifikován anhydridem kyseliny itakonové opět katalytickou reakcí za otevření kruhu. V důsledku optimalizace reakčních podmínek byl sledován vliv teploty, rozpouštědla, času a čistoty vstupních látek. Výsledný ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA kopolymer byl charakterizován pomocí 1H NMR, FT-IR a GPC metody. Byly sledovány kinetiky polymerace PLGA-PEG-PLGA kopolymeru a to z přesublimované a nepřesublimované kyseliny polymléčné a polyglykolové. V obou případech probíhala kinetika reakcí bez přítomnosti rozpouštědla při 130 °C po dobu 3 hodin s konverzí asi 90 %. Delší čas neměl vliv na růst konverze. U kinetiky z nepřesublimovaných monomerů byl sledován během několika prvních minut prudký nárůst konverze a pak již byl průběh konstantní, na čase nezávislý. Výsledná polydisperzita kopolymeru byla 1,26 a molekulová hmotnost 7155 g/mol. Optimálních podmínek bylo dosaženo u polymerace z přesublimovaných monomerů, kdy byl nárůst konverze do hodnoty 88 % získané během 2,5 hodin téměř lineární (polymerace byla živá) a poté byl progres konstantní. Byl získán přesně definovaný PLGA-PEG-PLGA kopolymer o molekulové hmotnosti 7198 g/mol a polydisperzitě 1,20. Nejlepších podmínek při syntéze ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA kopolymeru bylo dosaženo reakcí bez přítomnosti rozpouštědla při 110 °C po dobu 1,5 hodiny s přesublimovaným anhydridem kyseliny itakonové, kdy bylo na původní kopolymer navázáno 76.6 mol. %. Výsledná molekulová hmotnost kopolymeru (5881 g/mol) s polydisperzitou 1,37 stanovená pomocí GPC se shodovala s vypočítanou molekulovou hmotností z 1H NMR i s teoretickou molární hmotností (Mn(teor)/Mn(GPC)/Mn(NMR) = 1/0,89/0,96).
|
|
|
The Polymerization and Copolymerization of e-caprolactone using Organic and Organometallic Catalysts
Smrčková, Markéta ; Vojtová, Lucy (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Aliphatic polyesters due to their both biodegradability and biocompatibility appear as a class of promising candidates for biomaterials. Nevertheless, their utilization in practical biomedical systems relies on reproducible synthesis of defined products with the absence of residual toxics giving rise to undesired immunological response in human host. The literature review aim at reporting on the initiators/catalytic systems and synthetic strategies of polycaprolactone preparation. The experimental objective of this work was to verify the presence of catalytic residues based on organic carbenes and organometallic complexes of aluminium in prepared polyesters. A series of polycaprolactone (PCL) samples was purified by re-precipitation in methanol at -10 °C. The presence of catalytic residues in PCL after each purification step was monitored by 1H NMR (Bruker Avance). The residual amount of aluminium was determined by means of Atomic Absorption Spectrometry (AAS) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS).
|
|
|
Grafting of PP using itaconic anhydride and drying agent
Petruš, Josef ; Hermanová, Soňa (referee) ; Kučera, František (advisor)
The bachelor´s thesis deal with a preparation of polypropylene (PP) grafted with itaconic acid (IA) and itaconic anhydride (IAH) arising by thermic dehydration in situ from IA in presence of drying agents. Theoretical part contains actual knowledges especially about radical grafting of polypropylene with different monomers. In experimental part samples of polypropylene grafted with 0.5 wt % IA were prepared with free different drying agents: calcium oxide, aluminium oxide and calcium sulfate hemihydrate. To comparison PP grafted with 0.5 wt % IAH was prepared. Thermic behaviour of IA with drying agent and IAH samples was determined by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) measurement. Process of grafting was realized with mixer Brabender at temperature 230 °C, speed was 30 RPM and reaction time 6 minutes. 2,5-dimethyl-2,5bis(tert-buthylperoxy)hexane (Luperox 101) was used as iniciator. Percentage of grafted carboxylic groups was provided by acid-base titration. FTIR spectroscopy was used for quantitative and qualitative analysis of characteristic groups.
|
|
|
Molecular modelling - Structure and Properties of carbene-based catalyst
Kulovaná, Eva ; Hermanová, Soňa (referee) ; Richtera, Lukáš (advisor)
Pomocí molekulového modelování je možné předpovídat chování nových látek a napomáhá při jinak obtížné interpretaci experimentálních dat. Cílem práce byla predikce vybraných vlastností polymeračních katalyzátorů na bázi karbenů, predikce jejich struktur a spektrálních charakteristik a studie mechanismu polymerace za otevření kruhu laktidu. K ověření chování karbenů a jejich prekurzorů ve formě chloridů byly studovány vybrané charakteristiky molekuly. Byl proveden výpočet vybraných molekulových orbitalů a elektrostatických map. Následně pomocí počítačových programů byly získány teoretické vazebné délky a úhly vybraných imidazolových a imidazolinových sloučenin, karbenů a jejich možných produktů hydrolýzy. Data strukturně podobných, již charakterizovaných sloučenin, byla získána z CCDC (Cambridge Crystallographic Data Centre) a následně byla konfrontována s vypočítanými daty. Byla změřena infračervená a Ramanova spektra imidazolové soli a infračervené spektrum příslušného karbenu. Tato spektra byla konfrontována s napredikovanými. Pro lepší interpretaci spekter byla spočítána spektra možných produktů hydrolýzy. Následně byl studován mechanismus polymerace za otevření kruhu laktidu. Na základě spočítaných energií stacionárních bodů byl navržen nový mechanismus polymerace.
|
guest ::
