|
|
Charakterizace funkcionalizovaných vlákenpro jejich osídlení mezenchymálními kmenovými buňkami a diferenciaci těchto buněk
Greplová, Jarmila ; Amler, Evžen (vedoucí práce) ; Rosina, Jozef (oponent)
Modifikace vláken za účelem funkcionalizace je aktuální trend v problematice tkáňového inženýrství. Polyvinylalkohol (PVA) je netoxický, biodegradabilní polymer vhodný k přípravě nanovláken metodou elektrostatického zvlákňování. Jeho nevýhodou je však velká rozpustnost ve vodě, která vede k okamžité degradaci vláken. Jako výhodné se pak ukazuje jeho chemické složení, kdy je možné modifikovat volné hydroxyskupiny PVA. Pro modifikace byla připravena PVA nanovlákna metodou elektrostatického zvlákňování z hladiny. Metodou acylace se podařilo navázat na povrch nanovláken linker tvořený z polyetylenglykolu (PEG) zakončený molekulou biotinu (PEG-b). Tato modifikace nenarušila vlákenný charakter PVA vrstvy. Vazbou linkeru PEG-b na PVA nanovlákna (PVA-PEG-b) došlo ke zvýšení stability vláken ve vodném prostředí a to až po dobu 41 dní, což je výrazné zvýšení oproti nemodifikované formě. Stabilita vláken ve vodném prostředí se zvyšuje s množstvím linkeru a metoda tedy umožňuje připravovat PVA nanovlákna o různé rozpustnosti. Výsledná modifikace se ukázala jako biokompatibilní pro mezenchymální kmenové buňky (MSC) i chondrocyty. Proliferace buněk na nosiči však byla nízká a kultivace obou typů buněk vykazovala postupný úbytek buněk, pravděpodobně z důvodu velké hydrofility nosiče. Z tohoto důvodu byly navrženy...
|
|
|
Advanced preparation of inorganic (ceramic) particles and nanostructures
Šťastná, Eva ; Martinovou,, Lenku (oponent) ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
An electrospinning process was used for bioactive nanofibrous structures preparation. Neat polycaprolactone nanofibres and polycaprolactone nanofibres containing hydroxyapatite nanoparticles were successfully prepared via electrospinning and characterized using scanning electron microscopy. Mechanical properties of the nanofibres were analyzed using uniaxial tensile strength test. Results of the testing showed strong influence of the nanofibres direction alignment and nanoparticles presence on the mechanical properties of the prepared structures. The direction alignment contributed to higher elastic modulus and failure stress regardless the presence of the hydroxyapatite nanoparticles in the structure. However, the direction alignment considerably reduced failure strain of the structure. An interesting phenomenon occurred by the composite nanofibres – the influence of the hydroxyapatite particles was more distinct by the random fibres (they worsened failure strain and failure stress of the random composite fibres) but the hydroxyapatite particles did not have such strong effect on the parallelly aligned fibres. The samples were then modified by surface low-temperature plasma treatment to improve biological properties of the nanofibres. Change of the nanofibres surface characteristics was examined by contact angle measurement by sessile drop method and by XPS spectroscopy. The contact angle measurement showed that the plasma treatment considerably increased structures hydrophilicity – was unmeasurable. The XPS analysis explained the effect of the plasma treatment on microscopical scale – the plasma treatment had affected only polymer constituent of the treated structure, the hydroxyapatite nanoparticles remained intact. Selected prepared structures were biologically tested. Test in simulated body fluid proved high bioactivity of the polycaprolactone/hydroxyapatite composite nanofibres through precipitation of calcium phosphates phases on the composite structures. Following in-vitro tests using living cell cultures (ISO 10993-5 and WST-8 test) proved beneficial influence of the hydroxyapatite in the structure and of the surface plasma treatment when bioactivity of the plasma treated composite structures increased 1.5 times compared to the neat as-spun polycaprolactone fibres.
|
|
|
Biomedicínské aplikace polykaprolaktonových nanovlákenných membrán
Dvořák, Pavel ; Přibyl,, Jan (oponent) ; Zajíčková, Lenka (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá polykaprolaktonovými (PCL) nanovlákny a jejich modifikací. PCL vlákna byla podrobena depozici plazmovými aminovými polymery v nízkotlakém pulzním radiofrekvenčním kapacitně vázaném výboji za použití monomeru cyklopropylaminu (CPA). Na nadeponovaný povrch byl imobilizován kolagen jako protein extracelulární matrix (ECM) a byla sledována proliferace buněk na modifikovaném povrchu nanovláken. Neupravená PCL vlákna byla také podrobena depozici antibakteriální vrstvy mědi, a vlákna byla charakterizována pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM), rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a energeticky disperzní spektroskopie (EDX).
|
|
|
Characterization of PVDF material in nanoscale resolution
Pisarenko, Tatiana ; Dallaev, Rashid (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This work deals with the characterization of nanofibers based on polyvinylidene fluoride. The focus is on the piezoelectric properties of the fiber, which are studied by piezoelectric force microscopy. Thus, two types of different samples were measured, which differed in the fabrication parameters. The differences in the fibers in their phase composition were also investigated using Raman spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy. Chemical analysis of the surface and its state was performed using X-ray photoelectron spectroscopy. The different arrangement of the nanofibers together with their cross-section was observed by a scanning electron microscope using focused ion beam. The wettability and contact angle of the surface of the samples with demineralized water were also examined. It was found that the higher speed of the roller during the electrospinning process has a very significant effect on their arrangement and thus on the parameters affecting the formation of the piezoelectric effect and other material properties.
|
|
|
Elektrospřádaná vlákna na bázi PVDF a nylonu
Černohorský, Petr ; Sobola, Dinara (oponent) ; Papež, Nikola (vedoucí práce)
Polymerní nanovlákna využívané pro konstrukci triboelektrického nanogenerátoru (TENG) a piezoelektrického nanogenerátoru (PENG) jsou nové a perspektivní technologie pro získávání energie. Díky generování elektrické energie na základě mechanického pohybu (deformace) mohou tato vlákna najít uplatnění v oblasti samonapájených elektronických zařízení. V této práci byly pomocí elektrostatického zvlákňování připraveny tři nanovláknité struktury materiálů: čistý polyvinylidenfluorid (PVDF), čistý polyamid-6 (PA6) a jejich mísená kombinace PVDF/PA6. Pro studium vlastností nanovláken byly použity nedestruktivní analýzy jako Ramanova spektroskopie, FTIR, XPS a pozorování pomocí elektronového mikroskopu. Analýzy potvrdily pozitivní vliv elektrostatického zvlákňování polymerů na podporu tvorby vysoce polární krystalické -fáze u PVDF a , –fáze u PA6. Uspořádání struktury nanovláknitého materiálu a jejich defekty byly pozorovány rastrujícím elektronovým mikroskopem (SEM). Dále u materiálů byl měřen kontaktní úhel smáčivosti kapaliny na povrchu a bylo provedeno měření permitivity pro sledování dielektrických vlastností. Popsané výsledky činí mísený materiál PVDF/PA6 velice perspektivním pro další zkoumání v oblasti nanogenerátorů a funkčních textilů.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on a flexible energy harvesting system based on piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) with an emphasis on manipulating and optimising the properties and performance. By incorporating powders of piezo-active ceramics, the properties of piezoelectric polymer PVDF could be significantly improved and converted into useful electrical energy. PVDF was formed by electrospinning into fibres with a thickness of 1.5-0.3 µm and then studied with various analytical methods. This work offers a description of electrospinning, a preparation of samples for examination and a theoretical introduction to the analytical methods to which the samples were subjected. The morphology and distribution of the nanostructured ceramics into the PVDF polymer matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive Xray spectroscopy (EDX). For the formation of phase and detailed phase composition, the samples were comprehensively characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The work also contains analysis in Raman spectroscopy, a method used to identify and compare chemical compounds. The electrical characteristics were studied by dielectric spectroscopy and the correlation with composition is provided. Individual components of doped fibres are characterised and discussed relating to their future use in sensors.
|
|
|
Studies towards the Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Silica Fibers via Electrospinning
Koukolová, Anna ; Dzik, Petr (oponent) ; Hüsing, Nicola (vedoucí práce)
Polyorganosilanes are an emerging class II hybrid material potentially enabling the preparation of new materials with novel functionalities. Although some pertinent intriguing materials and applications have been investigated, to date, the preparation of polyorganosilane-based micro and nanofibers has not been reported. Therefore, the present thesis deals with the investigation of poly(vinylmethyldimethoxysilane) as a novel precursor for the preparation of fibers via electrospinning. Free-radical bulk polymerization of vinylmethyldimethoxysilane was performed in order to obtain polymeric products of various molecular weights. The degree of polymerization was studied with respect to the radical starter concentration by dynamic light scattering and nuclear magnetic resonance spectroscopy experiments. Investigations of the ability to form fibers by electrospinning from solutions of the synthetized polymers were conducted with special emphasis on the properties of the used polymeric product and the spinning solution. Results showed that the studied polymer is in principle suitable for the preparation of fibers. However, only fragments of fibers were obtained by electrospinning of the polymers using methanol as a solvent. Further investigations, employing a sol-gel processing approach in order to enhance the number of polymer chain entanglements and thus increase spinnability, were conducted. It was found that the stage of gelation was crucial and the sol-gel process was investigated towards several parameters such as gelation time with respect to pH and water content. Again, fiber fragments could be obtained using optimized sol-gel processing parameters. Finally, a strategy utilizing a carrier polymer successfully yielded polyorganosilane-based fibers and the resulting fiber morphology was correlated to the employed process parameters.
|
|
|
Příprava vláken na bázi bioskla a sklo-keramiky metodou electrospinning
Kozáková, Zdenka ; Šťastná, Eva (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na přípravu vláken na bázi bioskla a sklokeramiky. Teoretická část práce shrnuje rozdělení a popis biomateriálů a jejich využití v biomedicínských aplikacích. Hlavní část práce se zabývá přípravou bioskla se zaměřením na přípravu pomocí elektrostatického zvlákňování. Experimentální část je zaměřena na přípravu vláken na bázi bioskla metodou elektrostatického zvlákňování. Byly studovány různé typy prekurzorů bioskel a posuzována jejich zvláknitelnost, morfologie a biologická aktivita připravených vláken. Vlákna byla analyzována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie a interakcí v simulované tělesné tekutině. Jako perspektivní pro biomedicínské aplikace byla vyhodnocena vlákna připravená z prekurzoru na bázi bioskla 45S5 a polyvinylalkoholu.
|
|
|
Elektrická charakterizace flexibilních nanovlákenných piezoelektrických materiálů
Pokorná, Romana ; Holcman, Vladimír (oponent) ; Tofel, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá piezoelektrickými nanovlákennými materiály. V první části je popsán vznik, využití a možné aplikace nanovláken. Dále je probrán princip piezoelektrického jevu, jehož podstatou je přeměna mechanické energie na elektrickou a naopak. Druhá část práce je zaměřena na návrh experimentálního pracoviště pro měření funkčních vlastností těchto materiálů. Dále se práce zabývá elektrickou charakterizací PVDF nanovláken a měřením piezoelektrické nábojové konstanty.
|
|
|
Příprava kompozitních vláknitých struktur metodou elektrostatického zvlákňování pro piezoaplikace
Schifferová, Zuzana ; Kaštyl, Jaroslav (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Pomocí elektrostatického zvlákňování byla připravena polymerní i kompozitní polymerkeramická nanovlákna. Jako nejvhodnější prekurzor byl stanoven roztok 20 hm.% polyvinylidenfluoridu (PVDF) ve směsi dimethylsulfoxidu (DMSO) a acetonu v poměru 7:3. Pro přípravu kompozitních vláken byly do tohoto roztoku přidány nanočástice zirkoničitanu titaničitanu barnatého vápenatého (BCZT), nebo titaničitanu barnatého (BT) v množství 20 hm.%. Pro přípravu vláken byly používány následující parametry: napětí 50 kV, dávkování 30 l/min, vzdálenost kolektoru a emitoru 20 cm a jehla o průměru 17 G. Dále byl zkoumán vliv hmotnostně střední molekulové hmotnosti PVDF a rychlost rotace kolektoru. Na vzorcích byla zkoumána morfologie a tloušťka vláken. Pomocí rentgenové difrakce a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací bylo dále stanoveno fázové složení vzorků a nakonec byly měřeny některé jejich elektrické vlastnosti. Vlákna s nižším průměrem vznikala při nižších molekulových hmotnostech PVDF a při vyšší rychlosti rotace kolektoru. Tato vlákna měla také vyšší procento piezoelektrické fáze. Nejnižší dosažené hodnoty průměru vláken byly okolo 300 nm, nejvyšší procento fáze bylo 92 % a nejvyšší piezoelektrická konstanta měla hodnotu 16 pC/N. Vlákna plněná BT částicemi vykazovala lepší vlastnosti než vlákna plněná BCZT částicemi.
|
host ::
RSS.