|
|
Diagnostika plazmatu pro terapeutické aplikace
Kletzander, Lukáš ; Slavíček, Pavel (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Plazma, tedy ionizovaný plyn, je často označované jako čtvrté skupenství hmoty. Nalézá množství využití od svařování až po plazmové displeje. Potenciální možné využití nízkoteplotního plazmatu je také v medicíně. Reaktivní částice generované plazmovými výboji jsou využitelné například při sterilizaci či podpoře hojení ran. Pro aplikaci plazmatu v medicíně je důležitá jeho detailní charakterizace, což bylo úkolem této práce. Předmětem této práce byla charakterizace tří nových experimentálních aplikátorů generující mikrovlnné plazma při frekvenci 2,45 GHz v argonu. Rozlišujícím faktorem tří verzí aplikátoru byly úhly, pod kterými argon proudí do aplikátoru, a to 0, 15 a 30 stupňů. Tento úhel ovlivňoval prostorovou distribuci reaktivních částic a také celkovou délku a stabilitu výboje. Reaktivní částice, které zahrnovaly oxid dusnatý, kyslíkový radikál a hydroxylový radikál, byly analyzovány pomocí optické emisní spektroskopie. Prostorová diagnostika byla provedena podél osy výboje při různém průtoku argonu a při různých výkonech. Dále byly pořízeny fotografie výbojů v závislosti na průtoku argonu a dodávaném výkonu. Z těchto fotografií byly vyhodnoceny délky výbojů. Bylo zjištěno, že intenzity spektrálních přechodů reaktivních částic jsou závislé na výše zmíněných parametrech, tedy hmotnostním průtoku argonu a dodávaném výkonu. Intenzita emisního spektra částic, která reflektuje jejich koncentraci, se obecně zvyšovala se zvyšujícím se výkonem. S rostoucím průtokem plynu intenzita následně klesala. Se zvyšujícím se průtokem plynu se rovněž zkracovala aktivní oblast výboje. Délka výbojů byla rovněž závislá na výkonu a průtoku plynu. Jednotlivé verze aplikátorů v tomto ohledu vykazovaly rozdíly. Obecně bylo viditelné maximum délky výboje a následný pokles délky se zvyšujícím se průtokem plynu. Právě strmost tohoto poklesu byla u tří verzí aplikátoru různá. Průměrná délka výbojů se u jednotlivých verzí také lišila.
|
|
|
Studium vlivu faradaických procesů na účinnost elektroporace kvasinek
Martinů, Dominik ; Krčma, František (oponent) ; Ehlich, Jiří (vedoucí práce)
Elektroporace je metoda široce využívaná v biotechnologii a ve zdravotnictví. Spočívá v aplikaci krátkých intenzivních elektrických pulzů, díky kterým dochází k tvorbě pórů v buněčné membráně. Skrze tyto póry následně dochází k výměně molekul mezi elektrolytem a intracelulárním prostředím. Ačkoli je elektroporace standardně využívanou technikou, její přesný mechanismus je stále neznámý a předmětem současného výzkumu. Předpokládá se, že hlavním mechanismem elektroporace je samotné působení elektrického pole. Nedávné studie však naznačují, že jedním z doprovodných mechanismů může být také působení reaktivních forem kyslíku (ROS) a obecně produktů faradaických procesů. Tyto silně oxidující molekuly mohou mít vliv jak na účinnost elektroporace, tak na viabilitu buněk. Hypotézou bylo, že anodizací elektroporačních elektrod, tj. vytvořením tenké vrstvy dielektrika na jejich povrchu je možné zabránit produkci ROS. Následným srovnáním účinnosti elektroporace za použití připravených kapacitních elektrod a klasických faradaických elektrod lze odhalit efekt ROS na elektroporaci. Byla zmapována produkce H2O2 jakožto zástupce ROS při použití standardních elektroporačních pufrů, protokolů a různých elektrodových materiálů. Koncentrace H2O2 byla stanovena spektrofotometricky jeho reakcí s 3,3',5,5'-tetramethylbenzidinem (TMB) za katalýzy enzymem křenová peroxidáza (HRP). Byly vybrány takové elektrody, aby bylo dosaženo nízké, střední a vysoké produkce H2O2. Vybrané elektrody byly použity k in vitro elektroporaci kvasinek Saccharomyces cerevisiae, přičemž účinnost permeabilizace byla stanovována elektrochemickou impedanční spektroskopií (EIS) a měřením fluorescence dopraveného propidium jodidu (PI). Bylo zjištěno, že působení ROS není hlavním mechanismem tvorby pórů v buněčné membráně během elektroporace a nemá významný vliv na účinnost této metody. Výsledky však nevylučují jejich roli v sekundárních procesech, které ovlivňují kinetiku uzavírání pórů a viabilitu buněk po elektroporaci.
|
|
|
Studium chemických procesů iniciovaných elektrickým výbojem v atmosféře podobné Titanu ve stacionárním režimu
Zbytek, Filip ; Chudják, Stanislav (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem předložené bakalářské práce bylo studium chemických procesů iniciovaných elektrickým výbojem v atmosféře podobné Titanu. Tato bakalářská práce je zaměřena na simulaci atmosféry Titanu za běžné laboratorní teploty a atmosférického tlaku. Atmosféra Titanu je složena zejména z dusíku, který tvoří 98 % atmosféry. Pro simulaci byl využit jiskrový a doutnavý elektrický výboj generovaný ve speciálním reaktoru. Měření probíhala při změnách průtoku CH4 0, 1, 2, 3 a 4 sccm. První část měření probíhala pro jiskrový výboj a druhá část pro výboj doutnavý, u obou za stejných podmínek. Syntetizované plynné produkty byly analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie s protonovou ionizací (PTR-ToF-MS). Detekovány byly především jednoduché dusíkaté alifatické uhlovodíky, avšak se zvyšujícím se průtokem CH4 docházelo ke vzniku složitějších aromatických uhlovodíků v případě obou výbojů. Složení plazmatu a jeho diagnostika byla zkoumána pomocí optické emisní spektrometrie (OES). Měření pomocí hmotnostní spektrometrie s protonovou ionizací i optické emisní spektrometrie probíhalo současně.
|
|
|
Detekce stopových prvků v polymerech metodou LIBS
Kočenda, Dominik ; Kopřivová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Při recyklaci plastových materiálů je důležité zjistit, zda neobsahují nadlimitní koncentrace nebezpečných příměsí jako jsou těžké kovy. Tato bakalářská práce se zabývá kvantifikací kadmia v polymerní matrici pomocí spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS). Zkoumány byly vzorky polypropylenu a polystyrenu s neznámou koncentrací kadmia. Pro kvantifikaci byly připraveny kalibrační vzorky pro oba typy polymerů, které byly následně analyzovány metodou hmotnostní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) v externí laboratoři. Tyto výsledky byly použity jako kalibrační hodnoty pro metodu LIBS a zároveň jako kontrola správnosti získaných výsledků. Z kalibračních vzorků byly sestaveny kalibrační křivky pro kadmium, které umožnily stanovení neznámých koncentrací kadmia ve vzorcích polypropylenu a polystyrenu a určení limitu detekce kadmia metodou LIBS. Kadmium v neznámých vzorcích bylo kvantifikováno s vysokou přesností v průměru 90 % a precizností 85 %.
|
|
|
Detection of aromatic compounds in plants
Tilešová, Kristína ; Zlámalová Gargošová, Helena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
This bachelor thesis is focused on the detection of aromatic compounds in plants. Selected plant was Celery (Apium graveolens). In the theoretical part, methods for the volatile substances analysis were reviewed. In the experimental part, celery sample was converted from solid to liquid form and then analyzed using proton-transfer-reaction time-of-flight mass spectrometry (PTR-TOF-MS) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS). Aromatic compounds with a stronger signal were selected using PTR-TOF-MS, which were analyzed and identified using GC/MS. Monoterpenes represented the main group of compounds in celery seed essential oil, the most important is D-Limonene. Celery also contains phthalides, aldehydes, alcohols, esters. Using a combination of PTR-TOF-MS and GC/MS was obtained the quantitative and qualitative composition of celery essential oil.
|
|
|
Studium vlivu přímé a nepřímé aplikace plazmatu na cibuli sazečku
Krejsová, Lenka ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
V dnešní době je zemědělství založeno na konvenčních metodách, které zahrnují aplikaci pesticidů, zemědělských chemikálií a hnojiv. Zmíněné látky mají negativní vliv na přírodu a zdraví člověka, proto se hledají ekologičtější metody. Tato diplomová práce se zabývá analýzou vonných látek v cibuli, jež byla před sadbou ošetřena působením plazmatu. Úprava proběhla za účelem zjištění, zda se zlepší růst cibule při zachování nebo zvýšení obsahu vonných látek. Teoretická část se zabývá půdou a jejím způsobům charakterizace, plazmatem, kvantitativními a kvalitativními metodami stanovení těkavých látek. Obsahuje principy UV–VIS spektrometrie, atomové absorpční spektrometrie (AAS), hmotnostní spektrometrie (MS), a také tandemového zapojení plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC–MS). Experimentální část probíhala po dobu tří let na 22 lokalitách. V práci je popsána příprava a analýza půdních vzorků, která byla také vyhodnocena. Dále jsou popsány postupy ošetření cibulek pomocí korónového výboje a plazmatem aktivovanou vodou před sadbou. Dohromady proběhly čtyři varianty ošetření a cibulky z páté varianty nebyly dodatečně ošetřeny. Každá varianta úpravy se vysazovala ve čtyřech opakováních po deseti cibulích. Dvacet vybraných vypěstovaných cibulí z jedné lokality bylo individuálně převedeno na kapalné vzorky a syté páry byly analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie s protonovou ionizací a průletovým analyzátorem (PTR–TOF–MS). Díky této analýze byla zjištěna koncentrace těkavých látek. Některé vzorky byly také analyzovány pomocí plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií pro správnou identifikaci přítomných vonných látek. Následně byla data zpracována a vyhodnocena. Ze získaných výsledků je patrné, že úprava plazmatem může být užitečná pro ošetření cibulí v zemědělství, neboť se potvrdilo zlepšení výnosu při zachování obsahu vonných látek. Je tedy nutné zrealizovat pokusy ve větším měřítku.
|
|
|
Čistění povrchů archeologických nálezů pomocí plazmatu generovaného ve vodných roztocích
Tihonová, Jitka ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na plazmatické ošetření vzorků historické keramiky s využitím nízkoteplotních elektrických výbojů ve vodných roztocích. Byly vybrány čtyři vzorky – dva z období Kultury lužických popelnicových polí a dva z Novokřtěnecké fajáns. Čištění probíhalo při minimálním výkonu zdroje napětí. Pro tvorbu výboje využívajícího audiofrekvenční zdroj byla použita nerezová elektroda a speciálně vyrobený elektrodový systém s wolframovým drátem v kapiláře z křemenného skla. Před a po čištění byla provedena prvková analýza elektronovou mikroskopií (SEM) a hodnoty byly porovnány s analýzou jádra materiálu. Vzorky Kultury lužických popelnicových polí byly vyčištěny bez poškození povrchu. Jeden ze vzorků Novokřtěnecké fajáns byl poškozen. Pro zjištění příčiny se pokus zopakoval na skle. Došlo se k závěru, že poškození bylo způsobeno termálním stresem. Druhý vzorek z tohoto období byl vyčištěn již bez poškození. Následující výzkum se bude věnovat přesnému stanovení podmínek přístroje a modifikaci roztoku a povrchu vzorků pro nejefektivnější čištění historické keramiky.
|
|
|
Vliv atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma
Bocková, Ivana ; Kudrle, Vít (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce je studium vlivu atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma. Dohasínající plazma čistého dusíku je předmětem studií řady prací zabývajících se kinetikou procesů v plazmatu. Ovšem existuje jen velmi málo publikovaných děl, které by objasňovaly kinetiku dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsemi. Tato diplomová práce se proto zabývá problematikou dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsí par rtuti. Veškerá experimentální data byla získána pomocí optické emisní spektroskopie s využitím stejnosměrného výboje v proudícím režimu, čímž lze dosáhnout dobrého časového rozlišení v řádech milisekund. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 320-780 nm a ve spektrech byly identifikovány tyto spektrální systémy: • 1. pozitivní systém dusíku: N2(B) -> N2(A), • 2. pozitivní systém dusíku: N2(C) -> N2(B), • 1. negativní systém dusíku: N2+(C) -> N2+(X), • NO-beta systém: NO(B) -> NO(X). Kromě těchto spektrálních systémů jsme zaznamenali spektrální čáru rtuti na vlnové délce 254 nm (ve spektru prvního i druhého řádu), další rtuťové čáry pozorovány nebyly. Pára rtuti byla do systému zaváděna do vybraných míst časů dohasínání. Byly sestrojeny grafy závislostí intenzit vybraných molekulových systémů dusíku a intenzit spektrálních čar rtuti na čase dohasínání při různých experimentálních podmínkách (tlaku, výkonu výboje, teploty stěny výbojové trubice, čase dohasínání v místě vpouštění páry rtuti do výboje). Data, která byla získána při měření čistého dusíkového plazmatu, byla použita jako reference. Získané výsledky ukázaly, že přítomnost atomů rtuti má podstatný vliv na kinetické procesy probíhající v plazmatu. Zavedeme-li rtuť do dohasínání, je čára rtuti pozorována v okolí místa, kde rtuťové páry vstupují do výboje. Experimentální data ukazují, že intenzita rtuťové čáry je přímo úměrná koncentraci atomů rtuti a můžeme pozorovat saturaci. Energiový diagram hladin rtuti ukazuje, že pozorovaná čára rtuti může být excitována při srážkách s dusíkovými molekulami v základním elektronovém stavu (vibrační hladina 18). Z tohoto důvodu může být rtuť použita pro sledování populace na této vibrační úrovni. Nakonec byl během dohasínání na této hladině získán profil populace dusíkového mestabilního stavu. Prezentovaná práce ukazuje, že atomy rtuti mohou být použity pro sledování jednoho dusíkového metastabilního stavu. Bohužel, současné údaje nejsou dostatečné pro měření absolutních koncentrací uvedeného metastabilu. Také komplexní pochopení kinetiky dusíkového dohasínání je stále otevřeným problémem. Přestože předložená práce přináší dobrý základ pro výzkum, měly by být v budoucnu provedeny další teoretické i experimentální studie.
|
|
|
Studium vlivu elektrolytů na stabilitu a efektivitu diafragmového výboje
Němcová, Lucie ; Krčma, František (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na tzv. diafragmový výboj, což je jeden z druhů elektrického výboje v kapalině, který lze přiřadit mezi tzv. AOP´s techniky v současnosti stále více používané k čištění vody. Jedním z ukazatelů efektivity a stability diagramového výboje je vznik peroxidu vodíku. V teoretické části se nachází podrobnější popis principu elektrického výboje v kapalině, dále jsou zde uvedeny vlastnosti elektrolytů a popsána obecně spektrofotometrická metoda stanovení získaného vzorku. V experimentální části je uveden podrobný popis průběhu experimentu. Následuje část výsledky a diskuze, kde jsou uvedeny konkrétní výsledky jednotlivých měření a jejich zdůvodnění. Poslední kapitolou je závěr, který tvoří celkové shrnutí a zhodnocení všech výsledků. Při použití všech vybraných elektrolytů docházelo při diafragmovém výboji v roztoku k tvorbě peroxidu vodíku. Byly použity anorganické i organické elektrolyty. Mezi anorganické elektrolyty patřily např. roztoky halogenidů, dále dusičnan sodný jako zástupce dusičnanů, dihydrogenfosforečnan draselný jako zástupce fosforečnanů apod. Zástupcem organických elektrolytů byla kyselina citronová. Hlavní vliv na tuto tvorbu měla hodnota počáteční vodivosti elektrolytů. Největší vliv na efektivitu a stabilitu diafragmového výboje měly elektrolyty dihydrogenfosforečnan draselný a síran sodný. Jejich rychlostní konstanty dosahovaly při použití roztoku s počáteční vodivostí cca 400 mikrosiemens nejvyšších hodnot, konkrétně 0,0492 mmol/l.min a 0,048 mmol/l.min. Naopak nejnižší hodnoty dosahovala při přibližně stejné počáteční vodivosti rychlostní konstanta elektrolytu chloridu amonného – 0,0269 mmol/l.min. V průběhu experimentů se používaly nerezové a platinové elektrody. Bylo zjištěno, že materiál nemá vliv na generaci peroxidu vodíku. Peroxid vodíku vznikal pouze v katodovém prostoru.
|
|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mosazi
Řádková, Lucie ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Hlavním tématem této bakalářské práce je plazmochemické ošetření archeologickým artefaktů, především plazmochemické ošetření korozních vrstev mosazi. Pro tento proces bylo použito nízkotlaké, nízkoteplotní vodíkové plazma. Technologie je v současnosti využívána zejména pro železné a stříbrné předměty, ovšem ani pro ně nejsou nalezeny optimální podmínky. Odstraňování koroze u předmětů z barevných kovů je pak zcela v počátcích. Byly připraveny dvě sady vzorků v různých korozních prostředích. Prvním prostředím byly nasycené páry HCl, vzorky byly v tomto prostředí po dobu jednoho měsíce, korozní vrstvy byly oranžovo-hnědé. Druhá sada byla připravena v roztoku amoniaku, vzorky byly v tomto prostředí jeden den, korozní vrstvy byly modré. Plazma bylo generováno kontinuálně při různých výkonech generátoru. Experimenty probíhaly při tlaku 100 Pa a průtoku vodíku 50 sccm. Výkon generátoru byl volen v rozsahu 50 – 200 W a ošetření trvalo 70 – 140 minut. Změny, ke kterým docházelo v důsledku plazmochemických reakcí, byly pozorovány optickou emisní spektroskopií. Redukční děj byl monitorován pomocí integrální intenzity OH pásu. Spektrální intenzita spektrometru byla volena v rozsahu 290 – 330 nm. Po plazmochemickém ošetření bylo obtížné odstranit korozní vrstvy HCl, ale odstranění korozních vrstev amoniaku bylo snadné. To bylo způsobené typem korozního procesu (korodované vrstvy byly ovlivněny dobou korozního procesu). Tato bakalářská práce slouží k počátečnímu studiu chování korozních vrstev mosazi při plazmochemickém ošetření. V budoucnu by mohlo být ošetření v plazmatu použito pro ošetření skutečných archeologických artefaktů.
|
host ::
