|
|
Studies towards the Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Silica Fibers via Electrospinning
Koukolová, Anna ; Dzik, Petr (referee) ; Hüsing, Nicola (advisor)
Polyorganosilany spadají do skupiny hybridních materiálů třídy II, které nabízejí nové možnosti materiálových funkcí a jejich vlastností. Ačkoliv byly v této kategorii již některé materiály zkoumány a stejně tak i jejich aplikace, nebyly doposud vlákna na základě polyorganosilanu v mikro a nano rozměru popsány což bylo motivací pro tuto práci. Předkládaná diplomová práce se zabývá podrobným zkoumáním poly(vinylmethyldimethoxysilanu) jako možného prekurzoru pro elektrostatické zvlákňování. Za účelem přípravy polymeru na bázi vinylmethylsilanu byla provedena radikálová polymerace a podmínky reakce byly modifikovány se záměrem změny molekulové hmotnosti získaného polymeru. Stupeň polymerace byl upravován na základě změny koncentrace iniciátoru a byl stanovován dynamickým rozptylem světla v roztoku polymeru a spektroskopickou metodou nukleární magnetické rezonance. Elektrostatické zvlákňování je velkou měrou spojeno s vlastnostmi roztoku a důraz byl proto kladen právě na zjištění těchto vlastností. Na základě experimentů bylo zjištěno, že syntetizovaný polymer je na přípravu vláken vhodný. Nicméně byly získány i fragmenty vláken a to s využitím polymeru v roztoku methanolu. Předpokladem zvlákňování je dostatek propojení mezi polymerními řetězci. Tento přístup byl studován se zapojením sol-gel postupu a bylo zjištěno, že fáze sol-gel procesu je velmi významná s ohledem na tvorbu vláken. Dalším využitým postupem pro získání vláken bylo začlenění dalšího polymeru do směsi jako nosiče a tímto postupem byla získána vlákna s různým průměrem.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (referee) ; Sobola, Dinara (advisor)
Tato diplomová práce zkoumá flexibilní materiál k produkci elektřiny založený na piezoelektrickém polymeru Polyvinylidenfluorid (PVDF). Inkorporací piezoaktivní keramiky lze vlastnosti piezoelektrického polymeru PVDF významně zlepšit a převést na užitečnou elektrickou energii. PVDF byl vytvořen elektrostatickým zvlákňováním do vláken o tloušťce 1,5-0,3 µm a poté studován různými analytickými metodami. Tato práce nabízí popis elektrostatického zvlákňování, přípravu vzorků a teoretický úvod do analytických metod, kterým byly vzorky podrobeny. Morfologie a distribuce nanostrukturované keramiky do polymerní matrice PVDF byla pozorována použitím skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energiově disperzní spektroskopie (EDX). Pro tvorbu fáze a podrobné fázové složení byly vzorky charakterizovány infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FTIR). Práce také obsahuje analýzu s použitím Ramanovy spektroskopie, metody používané k identifikaci a porovnání chemických sloučenin. Elektrické vlastnosti byly studovány dielektrickou spektroskopií a je poskytnuta korelace se složením. Jednotlivé komponenty dotovaných vláken jsou charakterizovány a vyhodnocovány v souvislosti s jejich budoucím využitím v senzorech.
|
|
|
Electrospinning of composite fiberous structures for piezoapplications
Schifferová, Zuzana ; Kaštyl, Jaroslav (referee) ; Částková, Klára (advisor)
Polymer and composite polymer-ceramic nanofibers were prepared by electrospinning process. Solution of 20 wt.% polyvinylidene fluoride (PVDF) in a mixture of dimethyl sulfoxide (DMSO) and acetone in the ratio of 7:3 was chosen as the most suitable precursor. When preparing composite nanofibers, 20 wt.% of barium calcium zirconate titanate (BCZT) or barium titanate (BT) nanoparticles was added to this PVDF solution. Given parameters were defined as the most suitable for the process of electrospinning: voltage of 50 kV, feeding rate of 30 l/min, distance between emitter and collector of 20 cm and needle diameter of 17 G. The effect of polymer molecular weight and the rotation speed of collector was also studied. Various properties of prepared samples were studied: morphology and fiber diameter, phase composition with the use of x-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy and also chosen electrical properties. Lower fiber diameters appeared with lower polymer molecular weight and higher rotation speed of the collector. These parameters resulted in higher percentage of the piezoelectric phase as well. The smallest achieved fiber diameter was around 300 nm, the highest percentage of phase was 92 % and the highest piezoelectric constant had a value of 16 pC/N. Composite fibers filled with BT particles showed better properties that the ones filled with BCZT particles.
|
|
|
Toxicity study of antimicrobial wound dressings and perspective novel nanomaterials
Kozlíčková, Hana ; Vojtová, Lucy (referee) ; Zajíčková, Lenka (advisor)
This bachelor thesis deals with the study of toxicity of selected commercial antimicrobial wound dressings (StopBac STERILE, containing silver ions and Traumacel Biodress Disinfect, containing chlorhexidine) and antimicrobial nanomaterial, provided by CEITEC BUT laboratories. The experimental part of the work describes the preparation of this polycaprolactone nanomaterial, on which a layer of copper was subsequently deposited by the magnetron sputtering system BESTEC (MAGNETRON). Furthermore, a method was designed to study the cytotoxicity of individual shelters with antimicrobial additives. These tests were performed in vitro on cell cultures by leaching the materials in the laboratories of the Faculty of Science, Masaryk University in Brno. We found that, with the exception of chlorhexidine, low concentrations of active substances extracted from the materials promoted the proliferation of the studied cells, while at high concentrations there were also cytotoxic effects. The analysis of individual materials was also performed using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy.
|
|
|
The Rheological Behavior of Polymer Solutions Suitable for Electrospinning
Divínová, Nikol ; Voráč,, Zbyněk (referee) ; Chamradová, Ivana (advisor)
This diploma thesis deals with preparation and characterization of aqueous solutions of polyvinyl alcohol suitable for electrospinning. In the theoretical part method of electrospinning is described, including parameters which influence this process. Literary research also includes a chapter about rheology, which deals with the rheological properties of polymers, specifically PVA. The experimental part describes the preparation and rheological study of of aqueous solutions of polyvinyl alcohol, which were then spun. The morphology of prepared nanofibers was studied by using scanning electron microscopy (SEM). The effect of molecular weight, the solvent, concentration of solution, rheological properties, electrical conductivity and surface tension on the spinability, diameter and morphology of nanofibers is discussed.
|
|
|
Advanced preparation of inorganic (ceramic) particles and nanostructures
Šťastná, Eva ; Martinovou,, Lenku (referee) ; Vojtová, Lucy (referee) ; Částková, Klára (advisor)
Elektrostatické zvlákňování (v literatuře též uváděné jako electrospinning) bylo použito pro příprvu čistě polykaprolaktonových nanovláken a kompozitních nanovláken na bázi polykaprolaktonu s hydroxyapatitovými nanočásticemi. Připravená vlákna byla analyzována za použití rastrovací elektronové mikroskopie. Mechanické vlastnosti vláken byly určeny prostřednictvím zkoušky jednoosým tahem. Testy prokázaly silnou závislost mechanických vlastností vláken na jejich směrovém uspořádání a fázovém složení (především přítomnosti hydroxyapatitových částic). Směrové uspořádání vláken přispělo k výraznému zlepšení napětí při přetržení a celkové tažnosti. Zajímavý jev byl pozorován v případě kompozitních vláken– hydroxyapatitové částice zhoršily mechanické vlastnosti neuspořádaných vláken (napětí při přetržení a celkovou tažnost), ale vliv částic nebyl tak patrný v případě směrově uspořádaných vláken. Povrchové vlastnosti vláken byly modifikovány prostřednictvím nízkoteplotní plazmy. Změny povrchových vlastností vláken byly analyzovány pomocí měření kontaktního úhli a XPS analýzy (rentgenové fotoelektronové spektroskopie). Měření kontaktního úhlu ukázalo výrazný vliv plazmového opracování na povrchovou smáčivost vláken, kdy kontaktní úhel byl zcela neměřitelný. Výsledky analýzy ukázaly vliv plazmového opracování struktur na mikroskopické úrovni – plazmové opracování ovlivnilo pouze polymerní složku vláknitých struktur, zatímco hydroxyapatitové částice nebyly ovlivněny vůbec. Na vybraných strukturách bylo provedeno několik biologických zkoušek. Test v simulovaném tělním roztoku prokázal bioaktivitu kompozitních (polykaprolaton/hydroxyapatit) nanovláken prostřednoctví precipitace fází na bázi fosforečnanů vápenatých na povrchu kompozitních struktur. Následné in-vitro buněčné testy (dle normy ISO 10993-5 a WST-8 test) prokázaly významný pozitivní přínos hydroxyapatitových částic ve vláknitých strukturách, stejně jako kladný vliv plazmového opracování, kdy kompozitní oplazmovaná vlákna vykazovala 1,5násobnou bioaktivitu v porovnání s neplazmovanými čistě polykaprolaktonovými vlákny.
|
|
|
Toxicity study of antimicrobial wound dressings and perspective novel nanomaterials
Kozlíčková, Hana ; Vojtová, Lucy (referee) ; Zajíčková, Lenka (advisor)
This bachelor thesis deals with the study of toxicity of selected commercial antimicrobial wound dressings (StopBac STERILE, containing silver ions and Traumacel Biodress Disinfect, containing chlorhexidine) and antimicrobial nanomaterial, provided by CEITEC BUT laboratories. The experimental part of the work describes the preparation of this polycaprolactone nanomaterial, on which a layer of copper was subsequently deposited by the magnetron sputtering system BESTEC (MAGNETRON). Furthermore, a method was designed to study the cytotoxicity of individual shelters with antimicrobial additives. These tests were performed in vitro on cell cultures by leaching the materials in the laboratories of the Faculty of Science, Masaryk University in Brno. We found that, with the exception of chlorhexidine, low concentrations of active substances extracted from the materials promoted the proliferation of the studied cells, while at high concentrations there were also cytotoxic effects. The analysis of individual materials was also performed using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy.
|
|
|
Piezoelectric nanofiber materials for wearable electronics
Frolíková, Štěpánka ; Škarvada, Pavel (referee) ; Macků, Robert (advisor)
This thesis deals with the influence of production parameters on the morphology of PVDF nanofibers produced by electrospinning. Nanofibers are generally a widely used material, nanofibers are generally a widely used material, they can also have piezoelectric properties, which gives them a specific spectrum of use, eg in biosensors. The production of nanofibers was realized by electrospinning. A scanning electron microscope was used to examine the morphology and surface properties. The aim of this thesis is to compare the properties of PVDF nanofibers produced under different settings of production parameters.
|
|
|
Electrospinning of polyvinylidenfluoride based fibers
Hošek, František ; Šťastný, Přemysl (referee) ; Částková, Klára (advisor)
Electrospinning is one of the rapidly developing methods for obtaining fibers of very small thickness. There is a wide-scale use of nanofibers, and it has a great potential in many fields, such as in medicine, biology, chemistry, electronics, environmental protection, energy-harvesting, and other. Polyvinylidene fluoride (PVDF) appears to be a promising material for fiber production for its excellent mechanical and chemical properties. It is a chemically inert substance, very resistant to thermal stress. The aim of this bachelor thesis is the preparation of PVDF fibers by electrospinning and the study of the influence of three different surfactants on the spinnability of PVDF, on the arrangement and the shape of fibers which are formed during electrospinning. The effect of surfactant concentration (1 wt%; 0.5 wt%; 0.25 wt%) on the spinning process at electrical voltages of 25 kV and 50 kV was studied. The theoretical part describes the properties and the division of polymers and looks at polyvinylidene fluoride (PVDF) as a source material in more detail. Furthermore, the electrospinning method is described, including process conditions and external parameters influencing the process of obtaining fibers. The experimental part describes the preparation of samples by electrospinning and their characterization. Fiber thickness, its appearance, arrangement, and the occurrence of defects when using individual surfactants were evaluated. It was found that the used ionic surfactants affect the thickness of the fibers and their morphology. Homogeneous fibers with a predominant arrangement in one direction, without defects, were obtained.
|
|
|
Application of nanofiber scaffolds for vesel regeneration
Bezděková, Dagmar ; Amler, Evžen (advisor) ; Holzerová, Kristýna (referee)
Although plenty of systems for vessel regeneration have been developed, no system is successful in small diameter (under 6 mm) vessel replacement yet. Synthetic materials, such as Dacron and ePTFE, have good results in large vessels replacement, but they cause thrombosis in small vessels. In addition, they are not degradable and do not allow a natural remodeling of the vessel system. Furthemore, endothelial cells, which are essential for creating natural antithrombogenic endothelium, do not adhere on these materials, as well as smooth muscle cells. Decellularized xenogenic material is the non-synthetic alternative for vessel regeneration. Appropriate detergent removes donor's cells and only extracellular matrix remains, which is able to host acceptor's cells. The main disadvantages of this system are difficulties with animal's nurture and structure violations after detergent is used. It appears that electrospun materials are the best alternative. The relatively simple process can be modified in many ways and provides then a scaffold, which mimics extracellular matrix. A big advantage of this process is the possibility to incorporate bioactive substances into a fiber. The substances serve there as an attractant for blood cells or as an anticoagulation factor. In combination with the progenitor cells seems...
|
guest ::
