|
|
Vliv biodegradace polyhydroxyalkanoátů na vlastnosti a složení půdy
Denková, Pavla ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Biodegradabilní plasty jsou prezentovány jako slibná náhrada za syntetické polymery. Očekává se, že v půdě jsou během krátké doby plně odbourány přítomnými mikroorganismy a že jsou ze své podstaty neškodné pro životní prostředí. Správnost tohoto předpokladu je ale nutné ověřit, přičemž je důležité věnovat pozornost jak vlivu na půdní biotu, tak také vlivu procesu biodegradačních procesů na vlastnosti, složení a strukturu půdy. V této práci je studován vliv biodegradace poly(R-3-hydroxybutyrátu), (P3HB), patřícího do skupiny polyhydroxyalkanoátů, na strukturu a fyzikálně-chemické vlastnosti půdy. Částice P3HB byly smíchány v různých koncentracích s půdou, ve které byly provedeny nádobové biodegradační experimenty za různých podmínek – tj. s rostoucí rostlinou i bez rostliny, s hnojením dusíkatým hnojivem i bez. Po 90 dnech byla půda analyzována. Termogravimetrie byla využita ke stanovení množství nezdegradovaného mikrobioplastu a umožnila stanovit vliv biodegradace na vznik půdní organické hmoty. Diferenční kompenzační kalorimetrie poskytla informace o vlivu biodegradace na výparnou entalpii vody z půdy, taktéž bylo sledováno množství adsorbované vody v půdě. Dále byl stanoven vliv na polní vodní kapacitu a byla provedena sítová analýza jednotlivých vzorků, jež umožnila charakterizovat vliv biodegradace na distribuci velikosti půdních částic. Bylo prokázáno, že podmínky biodegradace ovlivňují nejen její rychlost, ale i některé půdní parametry. Podle očekávání biodegradace P3HB probíhala rychleji v prostředí s dostatkem živin. Naproti tomu, nedostatek dusíku v systému s rostoucí rostlinou způsobil snížení hodnoty výparné entalpie vody a snížení množství vody v systému, což může vést ke snazšímu vysychání půdy a vytvoření stresových podmínek pro růst rostliny. U všech sérií vzorků s P3HB byla patrná zvýšená agregace půdních částic v porovnání s půdami bez přídavku P3HB.
|
|
|
Biotechnologická produkce PHA z odpadních otrub
Guziurová, Pavlína ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá biotechnologickou produkcí polyhydroxyalkanoátů (PHA) z odpadních pšeničných otrub. Cílem bylo zjistit, zda hydrolyzát z pšeničných otrub podrobený různým typům předúpravy lze využít jako substrát pro produkci PHA pomocí vybraných bakteriálních kmenů. Vybrané kmeny byly Halomonas organivorans, Halomonas halophila a dva kmeny Schlegelella thermodepolymerans. Za nejlepší producenty byly vybrány halofilní kmeny, se kterými byly následně provedeny další kultivace. Nejefektivněji byly bakteriemi využity hydrolyzáty po neutrální předúpravě, jelikož měly nejnižší obsah mikrobiálních inhibitorů (fenolických látek), a bakterie na nich produkovaly nejvíce PHA. Nejvyšší hodnota naprodukovaného PHA bylo na hydrolyzátu s neutrální předúpravou u kmene Halomonas organivorans, konkrétně 2,82 g/l. Hydrolyzát byl využit i pro produkci kyseliny mléčné, pro kterou byly využity bakteriální kmeny Lactobacillus. Nejvyšší dosažená koncentrace naprodukované kyseliny mléčné byla 16,73 g/l u kmene Lactobacillus casei.
|
|
|
Využití organismu Daphnia magna v multigeneračním testu ekotoxicity
Klasová, Kristýna ; Maršálková, Eliška (oponent) ; Zlámalová Gargošová, Helena (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce zabývá multigeneračním vlivem mikročástic biodegradabilního polymeru polyhydroxybutyrátu (P3HB) na sladkovodní organismus Daphnia magna. Přítomnost mikroplastů v životním prostředí je často diskutovaným environmentálním problémem, proto je vyvíjena snaha o vývoj v oblasti biodegradabilních plastů, které se v životním prostředí snadněji rozkládají. Nejvíce prostudovaným biopolymerem je P3HB, nicméně o jeho ekotoxicitě zatím není mnoho informací. V rámci této práce byla ekotoxicita hodnocena pomocí multigeneračního testu, navíc byl vliv mikročástic P3HB porovnán s vlivem přírodně se vyskytujících částic. Multigenerační testy nejsou zatím pro ekotoxikologické hodnocení běžně využívány, nabízejí však komplexní a realistický pohled na účinek testované látky na testovací organismy. V rámci této práce byly 4 generace organismu D. magna exponovány mikročásticemi P3HB a pro porovnání přírodními mikročásticemi kaolinu. Výsledky neprokázaly žádný negativní vliv na mortalitu organismu, byl však zaznamenán mírný pokles reprodukční aktivity.
|
|
|
Příprava pleťových masek s účinkem proti akné
Geierová, Kateřina ; Bendová, Agáta (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce byla zaměřena na přípravu a charakterizaci nanovláken s obsahem aktivních látek s cílem využít tyto materiály v pleťových maskách proti akné. Nanovlákna byla připravena z roztoku polyhydroxybutyrátu a z roztoku želatiny metodou elektrospinning. Z aktivních látek byl využit k funkcionalizaci nanovláken eugenol a piperin. V teoretické části byly charakterizovány typy pleťových masek, jednotlivé aktivní látky, materiály na přípravu nanovláken, jejich metody přípravy a jejich charakterizace. V praktické části byla sledována antioxidační a antimikrobiální aktivita samotných účinných látek. Následně byla ve třech modelových prostředích sledována rychlost uvolňování vybraných aktivních látek z připravených nanovláken. U nanovláken byla sledována antimikrobiální aktivita na třech mikroorganismech, a to na Staphylococcus epidermidis, Cutibacterium acnes a Escherichia coli.
|
|
|
Vliv mikrobioplastů na vodní rostliny
Mácová, Sabina ; Maršálková, Eliška (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Znečištění životního prostředí plasty se stává jedním z vážných ekologických problémů, proto se v posledních letech vyvíjí snaha navrhnout alternativy k běžným konvenčním plastům. Jako možná alternativa se jeví biodegradabilní plasty, které mají podobné vlastnosti jako syntetické plasty, a navíc jsou považovány za nezávadné a rozložitelné v životním prostředí. Avšak za reálných podmínek je biodegradace poměrně časově náročný proces a může dojít pouze k bio fragmentaci na malé částice, tzv. mikrobioplasty. O jejich vlivu na životní prostředí se prozatím ví jen velmi málo. Tato práce se zabývá ekotoxikologickým vlivem mikročástic biodegradabilního poly(3-hydroxybutyrátu) (P3HB) ve dvou velikostních frakcích (částice
|
|
|
Příprava a charakterizace nanočástic s enkapsulovanou antioxidační složkou
Dohnalová, Marie ; Strečanská, Paulína (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci částic s enkapsulovanými přírodními látkami s antioxidačními a antimikrobiálními vlastnostmi. Vybranými antioxidanty byly anthokyany, eugenol a vitamín E, jako jeden z nejsilnějších antioxidantů. Zároveň byly zvoleny antimikrobiální látky, přesněji eugenol. V teoretické části byly charakterizovány jednotlivé aktivní látky, materiály na přípravu částic, metody jejich přípravy a princip stanovení bezpečnosti všech používaných materiálů. V experimentální části byly charakterizovány vybrané aktivní látky a byla optimalizována příprava částic. Byly připraveny dva typy lipozomů, u kterých byla stanovena enkapsulační účinnost, velikost a stabilita. Také byly připraveny vodné extrakty borůvek a ostružin, u kterých byl stanoven celkový obsah anthokyanů. Extrahované látky z rostlinného materiálu byly enkapsulovány do alginátových částic. Dále bylo stanoveno postupné uvolňování aktivních látek z částic do modelových prostředí pomocí spektrofotometru. Během postupného uvolňování aktivních látek z částic byl sledován také antioxidační účinek, u kterého bylo možné pozorovat klesání s postupem času. Testován byl i antimikrobiální účinek u aktivních látek a lipozomů proti modelovým mikroorganismům Escherichia coli a Micrococcus luteus. U vybraných aktivních látek, extraktů a připravených nanočástic byly provedeny testy cytotoxicity na lidských keratinocytech, kde bylo prokázáno, že vybrané materiály jsou necytotoxické. Na závěr byl vytvořen návrh možné aplikační formy v podobě alginátového hydrogelu.
|
|
|
Studium degradačních procesů bioplastů
Fojt, Jakub ; Koutný, Marek (oponent) ; Gregor, Tomáš (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Biodegradabilní bioplasty jsou v současné době vyvíjeny jako ekologičtější náhrada za konvenční plasty, která má najít uplatnění v zemědělství nebo v obalových materiálech. Se vzrůstající produkcí těchto výrobků poroste i pravděpodobnost jejich průniku do životního prostředí. U biodegradabilních materiálů se předpokládá jejich rychlá biodegradace, čímž by měly snižovat množství mikroplastů v životním prostředí. Biodegradabilita je v současné době určována pomocí biodegradačních testů, jejichž parametry jsou definovány velmi obecně a často neodrážejí reálné podmínky, ve kterých se bude bioplast rozkládat v životním prostředí. O osudu a vlivu těchto částic v různých ekosystémech (především v půdě, kde předpokládáme nejvyšší kontaminaci) je toho v současné době známo velmi málo. Proto se tato disertační práci zabývá kritickým zhodnocením biodegradačního testu v půdě dle normy ISO 17556:2012, který doplňuje následným stanovením reziduí bioplastu. K tomuto účelu je zde prezentován vývoj analytické metody ke stanovení mikrobioplastů polyhydroxybutyrátu a polymléčné kyseliny založená na metodách používaných ke stanovení konvenčních mikroplastů. Dále je zde také diskutován vliv mikrobioplastů na půdu se zaměřením na efekty, které mohou představovat problémy v zemědělství. Je zde popsán vliv mikrobioplastů na abiotické (chování půdní vody, struktura půdy) a biotické (změna půdní diverzity, cyklus nutrientů) vlastnosti půdy ihned po jejich vstupu do půdy. Taktéž je zde studován vliv biodegradace a dlouhodobého působení mikrobioplastů na půdní organickou hmotu, obsah nutrientů a půdní mikrobiální diverzitu (popsanou pomocí aktivity 5 hlavních enzymů podílejících se na cyklech uhlíku, dusíku a fosforu). V poslední kapitole jsou pak demonstrované vybrané problémy, se kterými je možné se setkat při aplikaci bioplastových produktů v zemědělství, kdy může dojít k rychlejšímu růstů hub (plísní) přirozeně se vyskytujících v půdě. Výsledkem této disertační práce je širší pohled na problematiku bioplastů v životním prostředí, který může sloužit posouzení vhodnosti aplikace bioplastových produktů současné generace v zemědělství a možného nakládání s bioplastovým odpadem.
|
|
|
METHODS OF POLY-3-HYDROXYBUTYRATE EXTRACTION AND THEIR OPTIMIZATION
Pospíšilová, Aneta ; Plachá,, Daniela (oponent) ; Kowalczuk, Marek (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is a biodegradable and biocompatible thermoplastic polymer with a wide range of potential applications. The production of PHB typically involves the fermentation of renewable feedstocks by bacteria. However, the recovery of PHB from bacteria is often challenging and inefficient. In this study, different methods for PHB recovery, including digestion, mechanical disruption, and extraction, are reviewed and compared. Various optimization strategies that can be used to improve the efficiency of PHB recovery are discussed. The experimental and results section describe efforts to improve recovery methods, especially acid and soap-based digestion, which have been selected as potentially economical, safe and environmentally friendly. Together with our industrial partners, we have developed these technologies to a pilot-plant scale and further development is planned. Possible applications and commercializations of PHB were also addressed. It has been found that PHB can replace some microplastics in cosmetics and that this effort has potential, as the presence of microplastics in common products is still high and their phase out is planned at European Union level. Furthermore, the thermal stability of PHB depending on the recovery method was studied, and two stabilization methods were developed, which made it possible to use PHB obtained by the soap-based digestion in material applications.
|
|
|
Využití fyzikálně-chemických a spektroskopických metod při studiu extremofilních mikroorganismů
Dobešová, Kateřina ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na metody stanovení polyhydroxyalkanoátů v buňkách extremofilů, konkrétně bakterie Schlegelella thermodepolymerans DSM 15 344. Mezi metody, které byly použity, patří termogravimetrická analýza, infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací a Ramanova spektroskopie. Pomocí TGA byl stanoven obsah extracelulární a intracelulární vody ve vzorcích. Metoda FTIR byla použita nejen na sledování obsahu PHA, ale také na fyzikální vlastnosti polymeru ve vzorku. Konkrétně jestli byl polymer ve vzorku biomasy amorfní nebo krystalický. Ramanova spektroskopie byla použita na potvrzení přítoomnosti PHA ve vzorcích. Výsledky jednotlivých metod byly porovnány s výsledky plynové chromatografie.
|
|
|
Příprava a charakterizace nanovlákenných krytů ran
Jiroušková, Pavla ; Uhlířová, Renata (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá přípravou a charakterizací nanovlákenných krytů ran. Pro přípravu nanovláken zde byly použity materiály poly-(3-hydroxybutyrát), neboli PHB a želatina. Do krytů byly také inkorporovány aktivní látky, a to ampicilin a ibuprofen. Teoretická část práce se zabývá kůží a hojením ran, nanovlákny a jejich vlastnostmi, dále popisuje také využití nanovláken jako krytů ran. V neposlední řadě se věnuje také materiálům vhodným k přípravě nanovlákenných krytů ran. Dále tato sekce obsahuje rešerši na různé metody přípravy nanovláken, léčiva, která mohou být do vláken inkorporována a následné stanovení bezpečnosti připravených krytů. V praktické části byly připravovány nanovlákenné kryty s obsahem ampicilinu, respektive ibuprofenu. Bylo stanoveno maximální možné množství aktivní látky, kterou lze do nanovláken inkorporovat. Následně byly připraveny kombinované kryty, jejichž účelem bylo studium rychlosti uvolňování aktivních látek do modelových prostředí. U jednotlivých krytů bylo spektrofotometricky stanoveno uvolňování v časovém intervalu. Na závěr byly u krytů připravených s ampicilinem provedeny testy antimikrobiální aktivity. Antimikrobiální účinky byly sledovány na mikroorganismech S. Epidermidis, E. Coli a M. Luteus.
|
host ::
RSS.