|
|
Multidimensional characterization of polyelectrolytes and interpolyelectrolyte complexes in aqueous solutions
Murmiliuk, Anastasiia ; Štěpánek, Miroslav (vedoucí práce) ; Šachl, Radek (oponent) ; Hoffmann, Ingo (oponent)
Multidimenzionální charakterizace polyelektrolytů a interpolyelektrolytových komplexů ve vodných roztocích Abstrakt: Tato dizertační práce se zabývá studiem polyelektrolytů a jejich samoskladby ve vodných roztocích. Byly charakterizovány morfologie a ionizační stav jednotlivých řetězců i samoorganizovaných struktur vzniklých asociací s opačně nabitými částicemi. Zvláštní pozornost byla věnována regulaci náboje v krátkých i dlouhých slabých polyelektrolytech ve vodných roztocích za účelem hlubšího porozumění jejich odezvě na pH roztoku. Sledování změn ionizačního stavu a náboje oligopeptidů složených z 5 kyselých a 5 bazických aminokyselin vyvolaných změnou pH roztoku umožnilo zkoumat vzájemné působení souhlasně i opačně nabitých skupin. Ukázalo se, že intramolekulární elektrostatické interakce a konformační flexibilita vedly k potlačení celkového náboje a posílení ionizace peptidů. Pro získání představ o lokální koncentraci H+ iontů v blízkosti polyelektrolytového řetězce byla struktura polyelektrolytu modifikována připojením fluorescentního pH indikátoru na konec polymerního řetězce. Bylo zjištěno, že efektivní pK tohoto indikátoru neodpovídá zcela přesně lokální koncentraci H+ iontů a že tato neshoda je způsobena koncentračními fluktuacemi protiontů, konformačním chováním polyelektrolytu a interakcemi...
|
|
|
Incorporation of microbial cells in hydrogel carriers
Orišková, Sofia ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
The presented diploma thesis focuses on the use of plant growth promoting bacteria as an ecological alternative to conventional fertilizers. The incorporation of bacterial cells into hydrogel carriers is already a well-studied topic, but due to its disadvantages it has not yet found wider application in agriculture. This work offers a novel concept of encapsulating bacteria by gelation directly from the culture. This is achieved by crosslinking the bacterial alginate produced by the model microorganism Azotobacter vinelandii. Since this process was not described before, first its optimization was needed. Alginate production was determined gravimetrically, and its parameters were further characterized using available analytical methods – infrared spectroscopy to monitor structural parameters (monomer composition and the extent of acetylation), dynamic light scattering to characterize the size distribution and AF4-MALS-dRI to obtain the molecular weight. Bacterial PHB production was also investigated using gas chromatography and infrared spectroscopy. The second part of the work is focused on the optimization of the gelling process using bacterial alginate from the culture and CaCl2 as a crosslinking agent. Rheological experiments were used as a tool in understanding the viscoelastic properties of the prepared gels. Gelation was demonstrated within the first day after inoculation. Maximum production of alginate (1,9 ± 0,3) g/l was reached on the fourth day after inoculation. It was found that the addition of 5 g/l of calcium carbonate promotes the production of alginate. Nevertheless, further addition of CaCO3 (30 g/l) showed adverse effects on the molecular weight and is therefore not recommended. Production of PHB was confirmed by both FTIR and GC measurements, with a maximum yield of (23 ± 3) % CDW. Rheological testing confirmed that the product of the crosslinking was a gel. It was found that the crosslinker concentration plays an important role at time 0 min of the gelation, forming a denser network in the structure and causing higher rigidity. Using the highest studied concentration of CaCl2, the critical strain reached values of (5,0 ± 0,7) %. Finally, the incorporation of bacterial cells into the hydrogel was confirmed using fluorescence microscope.
|
|
|
Preparation of food supplement containing probiotic bacteria and components with anti-inflammatory effect
Horňáková, Nikola ; Němcová, Andrea (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
The presented thesis discusses the issues of chronic inflammatory diseases of the digestive system and suggests the possibility of the alternative natural remedies improving the health conditions or prolonging the remission phase of IBD. The main goal is to design a probiotic supplement enriched by natural anti-inflammatory agents. Phytochemicals, concretely phenolic compounds, flavonoids, and carotenoids suppress harmful inflammatory processes by direct targeting the function of the immune cells or by inhibiting damaging oxidative stress in general. Therefore, there were several plants potentially rich for these biologically active substances selected. Concretely, blueberry (Vaccinium myrtillus), lingonberry (Vaccinium vitis-idaea), turmeric (Curcuma longa), peppermint (Mentha piperita), chamomile (Matricaria recutita), cinnamon (Cinnamomum zeylanicum), ginger (Zingiber officinale) and flax (Linum usitatissimum). The suitable parts of these plants were extracted by using a total of three different solvents – water, ethanol, and hexane for obtaining lipidic extracts. The concentration of total polyphenols, total flavonoids, total carotenoids, and the ascertainment of specific polyphenols was determined in the prepared extracts. These characteristics were enhanced by the measurement of antioxidant activity of the aqueous and ethanolic extracts. The interaction of individual samples with probiotic cultures (Bifidobacterium breve, Lactobacillus acidophilus) and the ability of extracts to influence the viability of probiotics in the model digestion process has been examined. The most interesting samples (aqueous extracts of blueberries, mint, chamomile, and cinnamon) were selected for further experiments. The possible cytotoxicity towards human intestinal epithelial cells was tested in vitro by the MTT tests utilizing the CaCo-2 cell line. Extracts showing the highest levels of beneficial phytochemicals and antioxidant activity, supporting the growth of probiotic cultures, and showing minimal cytotoxic effects on human intestinal cells were then co-encapsulated with probiotics into alginate particles of a diameter of 1 mm. Water extracts of mint, chamomile, and cinnamon have been chosen. The encapsulation efficiency of successfully entrapped probiotics and phenolic compounds was determined in prepared particles. Furthermore, the particles were studied during the process of model digestion, when the release of the desired substances in the various parts of the digestive system was observed and assessed whether the components would reach the crucial point of action – the colon. For the use of the proposed probiotic mixture as a dietary supplement, a recommended dose of 1 g has been determined. Lastly, possible adjustments such as lyophilization or sheathing by an extra protective polymerous layer, e.g. chitosan, were suggested to prolong the shelf life of the particles and volatile substances stability.
|
|
|
Kosmetické přípravky na bázi rostlinných extraktů
Horváthová, Iveta ; Pavelková, Renata (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce bylo testování antimikrobiální aktivity vybraných rostlinných extraktů a jejich enkapsulované formy do liposomů. Dále byla práce zaměřena na stanovení obsahu biologicky aktivních látek, přírodních barviv a antioxidační aktivity. Bylo studováno 6 druhů bylin - chmel otáčivý (Humulus lupulus), heřmánek pravý (Matricaria chamomilla), smetánka lékařská (Taraxum officinale), sedmikráska chudobka (Bellis perennis), citronová tráva (Cymbopogon citratus) a ostružinový list (Rubus fruticosus). V teoretické části je popsána obecná charakteristika rostlin a jejich využití, popis aktivních látek, mikroorganismů a používaných metod. Praktická část byla zaměřena na charakterizaci bylinek z hlediska antioxidační aktivity, stanovení obsahu celkových fenolických sloučenin, flavonoidů, chlorofylu a karotenoidů. Pro analýzu antioxidační aktivity, obsahu fenolických látek a flavonoidů a antimikrobiální aktivity byly připraveny vzorky nejdříve ve formě vodného a 20% etanolového extraktu. Na základě získaných výsledků byly vybrány extrakty, které byly dále enkapsulovány ve formě liposomů připravených buď z vaječného, sójového nebo slunečnicového lecitinu. Obecně vykazovaly vyšší obsah aktivních látek etanolové extrakty. Při stanovení chlorofylu a celkových karotenoidů byl nejvyšší obsah zjištěn u smetánky lékařské. Dále byla zkoumána antimikrobiální aktivita extraktů a liposomů proti 6 kmenům - Micrococcus luteus, Serratia marcescens, Escherichia coli, Propionibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis a Candida glabrata. Nejvyšší inhibiční účinek vykazovaly vzorky z heřmánku pravého a citronové trávy. U jednotlivých liposomů byla také zjišťována enkapsulační účinnost, velikost, stabilita a dlouhodobá stabilita po týdnu a dvou měsících. Z hlediska zeta potenciálu byly všechny připravené částice stabilní a dosahovaly i dobré enkapsulační účinnosti. Dále se ukázalo, že po dvou měsících skladování došlo k jejich rozpadu a uvolnění aktivních látek do prostředí. Obecně bylo zjištěno, že vybrané bylinky vykazují vysoký obsah antioxidantů a aktivních látek. Nejvhodnějším materiálem pro přípravu liposomů k enkapsulaci těchto aktivních sloučenin byl stanoven slunečnicový lecitin.
|
|
|
Příprava antimikrobiálních gelů s obsahem rostlinných extraktů a olejů
Benešová, Markéta ; Hoová, Julie (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce byla zaměřena na studium antimikrobiálních vlastností přírodních extraktů a jejich následnou aplikací. Výzkum byl soustředěn na především na antioxidační a antimikrobiální aktivitu rostlinných extraktů a liposomových částic s jejich obsahem. Teoretická část práce byla zaměřena na tématiku přírodních antimikrobiálních a antioxidačních látek, problematika rezistence bakterií, a taktéž seznámení s použitými bylinami, charakteristika gelů a liposomů. V experimentální části práce byly charakterizovány tři typy extraktů (vodné, ethanolové a olejové), které byly připraveny z 10 různých rostlin. Stanoven byl obsah fenolických látek, flavonoidů a antioxidační i antimikrobiální aktivity. Následně byly ze všech extraktů připraveny liposomy, u nichž byla stanovena velikost, stabilita, enkapsulační účinnost, antioxidační a antimikrobiální aktivita. Distribuce velikostí byla široká, avšak z hlediska měřeného zeta potenciálu byla většina částic stabilních. Všechny připravené extrakty a liposomy s jejich obsahem byly testovány na jejich antimikrobiální aktivitu. Testy byly provedeny na grampozitivním kmeni Micrococcus luteus a gramnegativním kmeni bakterií Serratia marcescens. Proti oběma kmenům byly nejúčinnější olejové extrakty eukalyptu a jedle, také olejový extrakt hřebíčku, spolu s vodnými extrakty hořčičného semínka, hřebíčku a jalovce, nebo ethanolového extraktu anýzu vykazovaly vysokou antimikrobiální aktivitu. Na závěr byly extrakty a liposomové částice aplikovány do gelů, které mohou nalézt své využití ve farmaceutickém průmyslu, jako alternativa zevně využívaných antibiotik, nebo v průmyslu kosmetickém.
|
|
|
Encapsulation of active and complementary components of energy drinks
Kšenžighová, Petra ; Vysoká, Marie (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
This bachelor thesis was focused on the development of an energy drink containing plant powders and active substances in both free and encapsulated form. Green barley, matcha tea, moringa and young wheat were chosen as plant powder samples. The theoretical part describes the active and complementary constituents of energy drinks, their nutritional properties and impact on health. The encapsulation itself is also described in this section. In the practical part, extracts from plant powders were prepared, in which bioactive substances were determined, namely total phenolic content, flavonoids and antioxidants. The total content of carotenoids and chlorophylls was also determined in the samples. By juicing the fruit, fruit juices were obtained in which vitamin C and antioxidant content were subsequently determined. Liposome particles differing in soy and sunflower lecithin were prepared containing caffeine, taurine and vitamin C. Encapsulation activity, colloidal stability, size and long-term stability were determined in the particles. All prepared particles, with the exception of encapsulated taurine in sunflower particles, were stable. Finally, a sensory analysis was performed, where respondents evaluated the prepared energy drinks in terms of taste, consistency, smell and appearance. Based on the results of measurements, a new energy drink was designed.
|
|
|
Stability of PHA-based particles and fibres in different environments
Tarageľ, Matej ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
The aim of this diploma thesis is the preparation of liposome nanoparticles enriched with PHA and PHA nanofibers. The nanostructures served to encapsulate extracts of lipophilic and hydrophilic nature. The characterization of the properties of nanostructures such as polydispersity, size, colloidal stability, long-term stability after exposure to various environments such as seawater, water from the Brno dam and tap water, and finally the cytotoxicity of fibers with extracts was addressed. The theoretical part is focused on different types of water, human skin, coffee and subsequently carotenoids. It continues by describing of possibilities of extraction and preparation of lipophilic and hydrophilic extracts and possibilities of their determination is discussed. Finally, it describes the possibilities of preparation and characterization of PHA based nanomaterials. The practical part deals with the preparation of liposome particles and fibers enriched with PHA with encapsulated extracts, their characterization, and their subsequent exposure to various environments. Monitoring of their long-term stability was carried out, but the release of the encapsulated extracts into the environment to which the nanoparticles and nanofibers were exposed was also measured. Finally, the interaction of nanofibers with live HaCaT cells was monitored, and cytotoxicity assays determined the viability of the cells after interaction with the nanofibers.
|
|
|
Isolation, characterization and application of active components of prickly pear and aloe vera
Kocúrová, Petra ; Vysoká, Marie (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
The main goal of this bachelor thesis was the study of antioxidant and antibacterial effect of natural plant extracts, specifically from pulp and peel of leaf of Aloe vera and Opuntia ficus–indica. Liposomes with encapsulated active compounds were prepared and their use in food and cosmetics industry was analyzed. The theoretical part was focused on botanical with and phytochemical description of natural plant and their use in nutrition and medical practice. Also encapsulation and methods used to analyze encapsulated substances were described. In the experimental part basic characteristics of extracts from two kinds of plantusing ethanol as a solvent in its different concentration (0 %, 20 %, 40 %, 80 %) were analyzed. Mainly totalcontent of phenolics, flavonoids and total antioxidant activity were determined. Selected extracts were also encapsulated into liposomes and the encapsulation efficienty, size, stability and long–term stability of liposomes were determined. Antibacterial activity was tested against Grampositive Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis and Propionibacterium acnes and Gramnegative Serratia marcescems a Escherichia coli. Moreover, antibacterial acvivity against yeast Candida glabrata was tested. Finally, 2 ethanol extracts of plant samples were tested in terms of cytotoxicity by using cell line Caco–2 and profile of selected phenolic compounds ere determined in the selected extract samples by using high performance liqiud chromatography. 20% ethanol solution was chosen as the most efficient extract solvent which contained the highest concentration of total phenolic content and concurrently all tested extracts showed antioxidant activity. However, there was minimal or none antibacterial effect. Prepared liposomes from extracts were stable. Also product for cosmetics and food industry was designed, specifically healing gel with moisturizing effect and paste made of liposomes as food supplement for athletes.
|
|
|
Vývoj nových typů energetických nápojů na bázi kávy s aktivními složkami
Dudrová, Markéta ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vývojem a přípravou nových energetických nápojů s přídavkem aktivních rostlinných složek ve volné a enkapsulované formě. Teoretická část je zaměřena na charakterizaci energetických nápojů, hlavních složek a jejich vlastností i účinků na lidský organismus. Experimentální část se zabývá přípravou rostlinných extraktů, jejich charakterizací a následnou enkapsulací do liposomových částic. U všech částic byla stanovena velikost, koloidní stabilita, dlouhodobá stabilita, antioxidační aktivita a enkapsulační účinnost. Dále byly vytvořeny energetické nápoje, jejichž základem byly různé druhy kávy, které byly obohaceny o volný nebo enkapsulovaný extrakt z guarany, kustovnice, matchy nebo kakaa. U připravených energetických nápojů byl sledován obsah kofeinu, cukrů, polyfenolů a také antioxidační aktivita. Na závěr byly vybrané energetické nápoje podrobeny senzorické analýze, kde byl hodnocen vzhled, barva, vůně i chuť.
|
|
|
PŘÍPRAVA A VYUŽITÍ VYBRANÝCH BIOPOLYMERŮ, NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN PRO KOSMETICKÉ A POTRAVINÁŘSKÉ ÚČELY
Bokrová, Jitka ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce je zaměřena na přípravu kombinovaných preparátů s přírodní aktivní složkou ve formě nanočástic a nanovláken a testování jejich biologických účinků. Moderní typy aplikačních forem byly připraveny z biomateriálů na bázi jednoho či více přírodních polymerů. Chitosanové částice byly připraveny metodou zesítění polymeru s využitím ultrasonikace. Pro přípravu liposomů byla použita směs sojového lecithinu a cholesterolu, v případě nového typu kombinovaných liposomů navíc biopolymer poly-3-hydroxybutyrát. Všechny liposomové částice byly rovněž připraveny metodou ultrasonifikace. Nanovlákna byla získána z polyhydroxybutyrátu s využitím elektrospinningu. Aktivní složkou preparátů byly směsi nízkomolekulárních látek získané extrakcí z přírodních zdrojů s vysokým obsahem antioxidantů. Jako zdroje aktivních látek byly zvoleny vzorky různých typů čajů a kůr, bylin, koření a také vzorky ovoce a zeleniny. U extraktů vzorků byl pomocí spektrofotometrických metod stanoven celkový obsahu polyfenolů, flavonoidů a celková antioxidační aktivita. Získané extrakty byly následně použity k enkapsulaci. Připravené kombinované preparáty byly charakterizovány z hlediska jejich fyzikálně-chemických vlastností. Velikost částic byla sledována s pomocí dynamického rozptylu světla. Koloidní stabilita částic v suspenzi byla stanovena pomocí zeta potenciálu. Ke stanovení účinnosti enkapsulace aktivní látky do částice byly použity spektrofotometrické metody. Morfologie nového typu kombinovaných liposomů byla sledována pomocí elektronové mikroskopie a pro kvantifikaci jednotlivých složek částic byly využity metody plynové i kapalinové chromatografie. Morfologie vláken a inkorporace aktivní složky do jejich struktury byla sledována s využitím FTIR-ATR spektroskopie a elektronové mikroskopie. Připravené preparáty byly následně hodnoceny z hlediska jejich antimikrobiálních, cytotoxických a genotoxických účinků. Bylo zjištěno, že nejvhodnějšími typy extraktů pro přípravu liposomových částic jsou vodné a lipidické extrakty zdrojů antioxidantů. Připravené částice vykazovaly výbornou stabilitu a dobrou enkapsulační účinnost. Rovněž bylo potvrzeno, že inkorporace polyhydroxybutyrátu nesnižuje koloidní stabilitu částice ani účinnost procesu enkapsulace. U připravených preparátů byl potvrzen antimikrobiální nebo antimykotický účinek proti testovacím mikroorganismům Micrococcus luteus, Serratia marcescens a Candida glabrata. Bylo zjištěno, že proces enkapsulace do částic zvyšuje inhibiční efekt samotných přírodních extraktů. Bezpečnost připravených preparátů byla testována s využitím dvou humánních buněčných kultur: epidermálních keratinocytů a buněčné linie HaCaT. Ke stanovení cytotoxicity byly použity jak metody stanovení metabolické aktivity buněk, tak metody sledující intaktnost plazmatické membrány. Pomocí série cytotoxických testů byla potvrzena nízká toxicita liposomových částic. Zkoumání účinků suspenze liposomů a kombinovaných PHB liposomů ukázalo, že spojení fosfolipidu s polymerem PHB nezpůsobuje výrazně vyšší hladinu cytotoxicity na lidských kožních buňkách. Testováním genotoxicity na modelovém mikroorganismu nebyl prokázán u připravených preparátů žádný genotoxický potenciál. Nový typ kombinovaných částic i polymerních vláken může být tedy použit jako cílený nosič pro aktivní složky jako jsou antioxidanty, komplexní přírodní extrakty, antimikrobiální činidla a mnoho dalších.
|
host ::
RSS.