|
|
Microfibers based on polyhydroxybutyrate for medical applications
Gregušková, Zuzana ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Master’s thesis targets microfibers based on biopolymer poly(3-hydroxybutyrate) and their use in medical applications. The theoretical part deals with a study of the microfibers creation process using the technology of centrifugal spinning, its kinetics and factors influencing the creation and properties of prepared microfibres. Subsequently, the theoretical part orientates on a short overview of biopolymers used in the technology, characterization of material poly(3-hydroxybutyrate). It also presents a proposal of a potential target application of the microfibres. The experimental part concentrates on microfibers preparation from the mentioned poly(3-hydroxybutyrate). Several parameters leading to better spinnability of the material are tracked and optimized. The practical part is extended by modifying the polymer solution by adding other biopolymers and plasticizers and producing microfibres from the polymer mixture thus treated. Attention is also paid to the optimization of process parameters. Moreover, the prepared microfibres are analyzed and characterized by several methods and compared to develop a suitable alternative to currently used substrates for cell growth in 3D.
|
|
|
Vliv chemické struktury změkčovadla na vlastnosti bioplastu na bázi polyhydroxybutyrátu
Stehnová, Ivana ; Alexy, Pavol (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá změkčováním poly(3-hydroxybutyrátu), kyseliny polymléčné a jejich směsi. Zjišťuje vliv chemické struktury změkčovadla na mechanické vlastnosti této polymerní směsi i na jeho difúzi z ní. Byla syntetizována změkčovadla na bázi oligomerních polyadipátů, citrátů, polylaktidu a esterů kyseliny 2-ethylhexanové s poly(ethylenglykolem). Distribuce molekulových hmot-ností syntetizovaných změkčovadel byla stanovena pomocí gelové permeační chromatografie. Poly(3-hydroxybutyrát), kyselina polymléčná i jejich směs byly měkčeny syntetizovanými a komerčními změkčovadly. Z komerčních byla vybrána změkčovadla na bázi citrátů a esteru kyseliny 2-ethylhexanové s poly(ethylenglykolem). Pomocí termogravimetrické analýzy byla studována termická stabilita vybraných komerčních změkčovadel v kyselině polymléčné. Sledována byla také difúze změkčovadel z poly(3-hydroxybutyrátu), kyseliny polymléčné a z jejich směsi při 110 °C. Pomocí tahové zkoušky byly testovány mechanické vlastnosti připravených směsí. Téměř všechna změkčovadla vykazovala ve směsi pozitivní změkčující efekt. Nejvyšší tažnost byla zaznamenána u směsi s komerčním acetyltributylcitrátem, u níž tažnost dosáhla 328 % oproti 21 % pro neměkčenou směs.
|
|
|
Studium sorpčních vlastností mikroplastů
Hlaváčková, Hana ; Kučerík, Jiří (oponent) ; Řezáčová, Veronika (vedoucí práce)
V současné době je snaha nahradit konvenční plasty biodegradabilními produkty, které budou mít schopnost zastoupit tyto látky. Jedním z případných, v současnosti detailně studovaným biologicky odbouratelným plastem, je i poly(3-hydroxybutyrát), který je produkován bakteriemi. Tato bakalářská práce se zabývá sorpcí vybraných látek na mikročástice poly(3-hydroxybutyrátu). Pro tuto práci byly vybrané látky, jejichž kontaminace vodních zdrojů představuje v dnešní době markantní problém. Konkrétně byly studovány sorpce nesteroidní protizánětlivé látky ibuprofenu, triazolového fungicidu tebuconazolu a nejrozšířenější drogy kofeinu na PHB částice, které velikostně spadají do skupiny mikroplastů. K analýzám byla využita metoda kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí.
|
|
|
Biokompozitní materiál pro 3D tisk v regenerativní medicíně
Chaloupková, Kateřina ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Předkládaná práce se věnuje přípravě materiálu k využití v regenerativní medicíně na bázi poly(3-hydroxybutyrátu) a jeho následnou charakterizací. Kromě poly(3-hydroxybutyrátu) byly použity materiály kyselina polymléčná (PLA), trikalcium fosfát (TCP) a dva druhy změkčovadel Citroflex®B-6 (CB6) a Syncroflex3114 (S3114). Tyto materiály byly vybrány na základě jejich biokompatibility a v případě TCP i bioaktivity. TCP umožňuje růst nové kostní tkáně na povrchu scaffoldu. PLA byla použita za účelem zlepšení mechanických vlastností materiálu. Obě změkčovadla byla využita ke zlepšení zpracovatelnosti materiálu. Obsahem teoretické části práce je literární rešerše obsahující základní informace o použitých materiálech. Cílem experimentální části práce je samotná příprava materiálu, charakterizace vlastností a stanovení tisknutelnosti na 3D tiskárně. Studovány byly termické vlastnosti materiálu, a to termogravimetrickou analýzou a diferenciální kompenzační kalorimetrií. Práce se též zabývá problematikou 3D tisku a to především FDM technologií, tedy modelováním depozicí taveniny. Bylo zjištěno, že se materiály obsahující změkčovadlo syncroflex lépe zpracovávají, a tedy i tisknou na 3D tiskárně. Provedenými testy tisknutelnosti jsou teplotní věže a plnící studie. Vytisknuté vzorky byly podrobeny mechanickým analýzám: tahové a ohybové zkoušce. V rámci práce byly charakterizovány TCP částice pomocí analyzátoru velikosti částic. Průměrná velikost TCP částic je 10,76 µm. Pomocí SEM-EDX byla následně pozorována distribuce TCP ve filamentech vzorků, kde bylo zjištěno, že smísením částic TCP se zbylými komponenty materiálů dochází k aglomeraci TCP částic do útvarů velkých až 20 µm. Konfokální mikroskopií byla stanovena drsnost materiálů. V rámci práce byla též zjištěna cytotoxicita na výluzích vzorků na myších fibroblastech. Cytotoxicita byla zjišťována testem metabolické aktivity a pomocí světelné mikroskopie. Test metabolické aktivity dokázal biokompatibilitu pozorovaných materiálů, proto bylo možné provést testy buněčné proliferace a biokompatibility přímo na vzorcích. Testy byly provedeny s využitím lidských mezenchymálních kmenových buněk. Pro zjištění buněčné proliferace byla využita DNA kvantifikace. Tvar buněk byl následně pozorován konfokální mikroskopií. Testy potvrdily růst buněk a jejich vhodný tvar. Diferenciace kmenových buněk na kostní byla provedena měřením aktivity alkalické fosfatázy (ALP).
|
|
|
Izolace ligninu z hroznových semen a jeho aplikace jako plniva pro polyhydroxyalkanoáty (PHA)
Vostrejš, Pavel ; Vítová, Eva (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou polymerních filmů z polyhydroxyalkanoátů (PHA) a jejich modifikací přídavkem ligninu jako aktivního aditiva. Motivací bylo vytvořit materiál s potenciálním využitím jako aktivní obal potravin. Polymerní filmy byly připraveny z čistého krystalického poly(3-hydroxybutyrátu) (P3HB) nebo ze směsi krystalického P3HB a amorfního polyhydroxyalkanoátu (P3HB/PHA). Aplikovaný lignin byl izolován z hroznových semínek, které jsou odpadním produktem ve vinařském průmyslu. Izolovaný lignin byl dále upraven acetylací za účelem zlepšení jeho rozpustnosti v chloroformu. Lignin byl charakterizován stanovením prvkového složení, minerálních látek a infračervenou spektroskopií (FTIR). Dále byla metodou FTIR potvrzena úspěšná acetylace ligninu. Lignin byl přidán jako aktivní aditivum v koncentraci, 1, 5 a 10 % do P3HB a P3HB/PHA filmů připravených rozpouštěním v chloroformu. Byly testovány termální a mechanické vlastnosti polymerních filmů s ligninem a bez ligninu. U P3HB filmů nebylo zaznamenáno zlepšení mechanických vlastností přidáním ligninu. Avšak u směsného polymeru P3HB/PHA došlo u filmů s ligninem k výraznému zlepšení Youngova modulu a pevnosti v tahu. Naopak aplikace acetylovaného ligninu se pro zlepšení mechanických vlastností neosvědčila. Termální vlastnosti byly hodnoceny pomocí metod diferenční skenovací kalorimetrie a termogravimetrie. Bylo zjištěno, že lignin zvýšil tepelnou stabilitu PHA filmů a byl potvrzen jeho účinek jako nukleačního činidla. Funkci aktivního obalu zajišťoval lignin svými antioxidačními vlastnostmi, které byly prokázány ABTS testem. Dále byly ověřeny bariérové vlastnosti. Připravený materiál vykazoval v porovnání s běžně používanými polymery velmi dobré hodnoty.
|
|
|
Analýza biodegradabilních plastů v půdách
Paluchová, Natálie ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
V současnosti stoupá zájem o využívání biodegradabilních polymerů a to bez ohledu na možné riziko vzniku reziduí. Využívané metody, které jsou schopny rezidua stanovit, zahrnují nutnost předúpravy vzorků a jsou finančně a časově náročné. Proto se tato bakalářská práce zaměřuje na vývoj a ověření analytické metody, která by byla schopna identifikovat a kvantifikovat rezidua biodegradabilních polymerů v půdách a to tak aby eliminovala problémy vznikající při předúpravě vzorku. K analýze byla proto využita termogravimetrie, která se jeví jako metoda splňující výše uvedené podmínky. Zkoumala se oblast degradace polymeru v třech typech půd při termické oxidaci, ale také vliv polymeru na půdy při analýze. Představitelem biodegradabilních polymerů byl zvolen poly(3-hydroxybutryrát) a k jeho detekci a kvantifikaci byly využity dva přístupy. Metody byly testovány pro 6 koncentrací poly(3 hydroxybutryrátu) (0,1; 0,5; 1; 2; 3; 5 %). První přístup se zaměřoval na analýzu polymeru s využitím slepého (nekontaminovaného) vzorku, který byl od kontaminovaného odečten. Pomocí této metody byl sledován teplotní interval degradace polymeru a změny hmotnostních úbytků v tomto intervalu. Druhá metoda byla zaměřena na půdní univerzální model, který umožňuje identifikovat a kvantifikovat vzorky i v případě, kdy slepý vzorek není přítomen. Slepý vzorek simuluje 19 rovnic, které umožňují identifikovat intervaly, v kterých dochází k degradaci vzorku a částečně také odhadnout, o jaký vzorek se jedná. Analýza hlavních komponent ale naznačila, že metoda je citlivá na typ půdy a metoda potřebuje další úpravy. Kvůli ověření citlivosti metody pro případ částečného nebo úplného rozložení vzorků půdními mikroorganismy byly vzorky inkubovány po dobu 4 měsíců. Poté byly porovnány koncentrace poly(3 hydroxybutryrátu) v půdě stanovené pomocí respirometrie a termogravimetrie. Výsledky naznačily, že mohlo dojít k akcelerované degradaci způsobené poly(3 hydroxybutryrátem) případně ke kontaminaci vzorku okolní atmosférou při respiraci. Výsledky ukázaly, že pomocí termogravimetrické analýzy lze stanovit biodegradabilní polymery v půdách. Metoda využívající slepý vzorek prokazuje dobré výsledky, ale je limitována požadavkem na existenci slepého vzorku. Metoda využívající půdní univerzální model (bez slepého vzorku) má do budoucna veliký potenciál, ale k jejímu plnohodnotnému uplatnění je ještě třeba provést úpravy.
|
|
|
Roubování VTMOS na PHB
Novotný, Igor ; Petruš, Josef (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá roubováním trimethoxyvinylsilanu (VTMOS) na poly(3–hydroxybutyrát) (PHB) a následné charakterizaci množství naroubovaného VTMOS a změny termických vlastností spojené s rychlostí krystalizace. Teoretická část se zabývá mechanismem a vlivy spjatými s roubováním. V experimentální části byl roubován VTMOS na PHB aniž by VTMOS podléhal hydrolýze a následnému síťování. Metodou diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) a Avramiho rovnicí byl studován efekt roubované silanové skupiny na čistý PHB. Index toku byl použit na porovnání reologických vlastností výchozího, roubovaného a pomocí siloxanových vazeb zesíťovaného PHB.
|
|
|
Stresová odolnost bakteriálních monokultur a směsných kultur
Chorvátová, Michaela ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
V tejto bakalárskej práci bola skúmaná stresová odolnosť bakteriálnych monokultúr a definovanej zmiešanej kultúry. Teoretickú časť predstavuje literárna rešerš, ktorá sa zaoberá všeobecnou stresovou odolnosťou baktérií a dynamikou ich rastu. Ďalej sú predstavené polyhydroxyalkanoáty, ich zapojenie do stresovej odpovede baktérií a významná moderná metóda akou je prietoková cytometria, ktorá predstavovala dôležitú súčasť experimentu. V experimentálnej časti bola študovaná odolnosť voči osmotickému a teplotnému stresu. Pre tento účel boli použité monokultúry PHA akumulujúceho kmeňa Cupriavidus necator H16 a mutantného kmeňa Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopného akumulácie PHA. Definovaná zmiešaná kultúra bola pripravená kokultiváciou týchto dvoch kmeňov. Celkovo možno konštatovať, že akumulácia a utilizácia PHA, konkrétne poly(3-hydroxybutyrátu), zvýšila odolnosť baktérií, čo sa najviac prejavilo u osmotického stresu, kedy koncentrácie soli nespôsobili výraznejšie zníženie viability u Cupriavidus necator H16 oproti mutantnému kmeňu, ktorého viabilita klesala s rastúcou intenzitou stresu. Experimentálne teploty naopak nepredstavovali výrazný vplyv na viabilitu buniek, pričom sa takmer vždy potvrdilo, že baktériám sa najviac darilo pri ich teplotnom optime 30 °C.
|
|
|
Vlastnosti nanokompozitu na bázi PHB a HNT
Stehnová, Ivana ; Pavliňáková, Veronika (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá nanokompozitem obsahujícím polyhydroxybutyrátovou matrici plněnou halloysitovými nanotrubkami. Shrnuje poznatky optimalizace povrchové úpravy plniva, kompatibility mezi plnivem a polymerem, distribuce plniva v kompozitu a vlivu povrchové úpravy plniva, přípravy kompozitu a obsahu plniva v kompozitu na jeho mechanické vlastnosti. Úprava povrchu plniva byla provedena použitím 3-(trimethoxysilyl)propylmethakrylátu. Účinnost silanizace byla ověřena pomocí termogravimetrické analýzy a Ramanovy spektroskopie. Byly připraveny koncentráty obsahující neupravené a upravené nanoplnivo v poly(vinylacetátu) nebo poly(3-hydroxybutyrátu). Pomocí těchto koncentrátů byly připraveny kompozity obsahující 1 % a 3 % plniva. Distribuce plniva v koncentrátech i kompozitech a kompatibilita plniva s polymerem byly zjištěny skenovací elektronovou mikroskopií. Mechanické vlastnosti kompozitů byly testovány pomocí tahové zkoušky.
|
|
|
Modifikace polyhydroxybutyrátu roubováním funkčních skupin
Melčová, Veronika ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá charakterizací vlivu chemické úpravy na termické a mechanické vlastností poly(3-hydroxybutyrátu). Pro studium byly vybrány dvě metody, a to chlorace a fluorace PHB. Cílem teoretické části práce bylo vytvořit ucelenou literární rešerši obsahující základní informace o polyhydroxybutyrátu a nejnovější poznatky o možnostech chemických úprav tohoto polymeru. Obsahem experimentální části je samotná chemická úprava materiálu, dále příprava vzorků k měření a provedení vybraných analýz. Chemicky roubované polymery byly podrobeny termogravimetrické analýze za účelem stanovení jejich termické stability. Pomocí diferenční kompenzační kalorimetrie byly sledovány entalpické změny v materiálu. Také byla sledována neizotermní krystalizace vzorků za účelem zhodnocení vlivu naroubovaného atomu halogenu na nukleační aktivitu polymeru. Vybrané vzorky byly podrobeny také dynamickomechanické analýze a tahové zkoušce.
|
host ::
RSS.