|
|
Mikroreologické modelování nástrojem COMSOL Multiphysics
Koláček, Jakub ; Sedláček, Petr (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na modelování Brownova pohybu pomocí nástroje COMSOL Multiphysics a modulu Particle Tracing. Cílem práce bylo navrhnout a vytvořit základní modely, které budou schopny věrně simulovat pohyb mikročástic ve viskózním a viskoelastickém prostředí, využitelné pro modelování pasivní mikroreologie. V rámci této práce byly vytvořeny skripty v programu Matlab pro výpočet MSD z výsledků simulací, byla provedena validace viskózního modelu s experimentálními daty a dále byly navrženy základní modely pro simulaci viskoelastického prostředí. Pro návrh těchto modelů byly zvoleny dva odlišné postupy, a to využití rigidních překážek za předpokladu diskrétního prostředí a matematický model uvažující kontinuální prostředí. Data z viskózního modelu prokázala dobrou shodu s experimentálními výsledky. Výsledky z viskoelastických simulací jsou prezentovány a je diskutován další možný vývoj těchto modelů pro možné praktické využití. Nejblíže se viskoelastickému chování přiblížil kontinuální matematický model, kdy bylo u vyhodnocení MSD pozorováno charakteristické zakřivení.
|
|
|
Derivatizace hyaluronanu sodného jakožto nástroj pro zvýšení stability modelové artificiální synoviální kapaliny
Hrochová, Eliška ; Mravec, Filip (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá optimalizací postupu modifikace kyseliny hyaluronové pro přípravu artificiálních synoviálních kapalin. Na základě literární rešerše byla pro modifikaci zvolena aminokyselina alanin. Hlavním cílem bylo zlepšení mechanických a stabilitních vlastností artificiální synoviální kapaliny. Charakterizace byla provedena pomocí DLS mikroreologie, makroreologie, termogravimetrické analýzy (TGA), víceúhlového rozptylu světla spojeného s asymetrickou frakcionací tokem pole (AF4-MALS ) a infračervené spektroskopie (FTIR). Teoretická část této práce se zaměřuje na pohybový aparát, popis synoviální kapaliny a roli hyaluronanu v metabolismu. V rámci diplomové práce byla modifikována artificiální synoviální kapalina, jejíž příprava byla stěžejním bodem předešlé bakalářské práce. Experimentální část se zaměřuje na postup modifikace hyaluronanu, srovnání vzorků artificiálních synoviálních kapalin bez modifikace, obsahující modifikovaný hyaluronan a s modifikovaným hyaluronanem i chondroitin sulfátem. Připravené vzorky byly hodnoceny z hlediska viskoelastických vlastností, časové a enzymatické stability. Pro srovnání byl použit i volně dostupný viskosuplement Orthovisc® a reálná koňská synovie.
|
|
|
Modelling of particle thermal motion
Orság, Miroslav ; Sedláček, Petr (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
The goal of this thesis was to get familiar with the basics of mathematical description of the thermal motion of particles in a given media, and with other possibilities of the software package COMSOL Multiphysics. A model for viscous and viscoelastic environments was created, a uniform and user friendly system for simulation and calculation of MSD and system for data conversion from FCS to MSD. Furthermore, the possibilities of the model for use in microrheology were assessed and another procedure in the implementation of the COMSOL program in the characterization of gels was proposed.
|
|
|
Influence of particle size on microreology experiments using fluorescence correlation spectroscopy
Valovič, Stela ; Sedláček, Petr (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
This diploma thesis deals with microrheology measured via the fluorescence correlation spectroscopy. As microrheological probes, fluorescently marked nanoparticles of 5 sizes in the range of 10-100 nm, were used. The particles had been immersed in a variety of concentrated glycerol solutions and agarose gels of different concentrations, and the FCS measurement revealed a diffusion coefficient of individual particles in each environment. Based on the coefficient, the viscosity of the glycerol needed to stop the particles could be determined. Particles of 10 nm size were not stopped even by the 100 wt% glycerol. In the case of the agarose gels, a combination of higher agarose concentration and larger particles resulted in an increase in the diffusion coefficient to an unlikely high value. This was caused probably by an agarose autofluorescence and the value indicates stopping of the particles in the given agarose gel. Later, the data acquired by the FCS measurement were converted to MSD curves using MATLAB software. The thesis discusses the influence of the experimental parameters on the shape of the MSD curve. The results showed that the number of particles and autocorrelation function have the most significant effect.
|
|
|
Příprava a charakterizace mechanických vlastností artificiálních synoviálních kapalin
Hrochová, Eliška ; Sedláček, Petr (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou optimalizace postupu přípravy artificiální synoviální kapaliny. Hlavním předmětem studia jsou mechanické vlastnosti reálných i uměle připravených vzorků synoviální kapaliny. Pro charakterizaci byla použita DLS mikroreologie, termogravimetrická analýza (TGA) a infračervená spektroskopie (FTIR). Teoretická část této práce je rešerší metod přípravy artificiální synovie a souhrnem definic reologických pojmů. Experimentální část se zaměřuje na přípravu a charakterizaci artificiální synovie. V rámci bakalářské práce byla provedena optimalizace této přípravy v několika dílčích krocích (způsob dispergace komponent, volba molekulové hmotnosti kyseliny hyaluronové, povaha a iontová síla použitého disperzního prostředí). Připravený funkční vzorek synoviální kapaliny byl následně porovnán z hlediska materiálových charakteristik a mechanických vlastností s reálným vzorkem koňské synoviální kapaliny. Modifikací postupu, který vychází z patentu US 8716204, bylo možno vytvořit artificiální synoviální kapalinu, která splňuje viskoelastický charakter reálné matrice a je stabilní v čase.
|
|
|
Modelování pohybu částic v kapalném a hydrogelovém prostředí
Orság, Miroslav ; Sedláček, Petr (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Hlavným cieľom tejto práce bolo zoznámenie sa so základmi matematického popisu pohybu častíc v danom prostredí a s možnosťami softwérového balíku COMSOL. Modelovať základný Brownov pohyb častíc rôznych veľkostí v prostredí s rôznou viskozitou. Podľa softwérových možností modelovať pohyb v štruktúre polyméru alebo vo viskoelastickom prostredí. Posúdiť možnosti modelu pre využitie v mikroreológii a navrhnúť ďalší postup v tejto oblasti.
|
|
|
Využití metod rozptylu světla pro studium gelace hydrogelu
Candráková, Simona ; Smilek, Jiří (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca je zameraná na štúdium gelácie hydrogélov pomocou využitia metód rozptylu svetla. Pre tieto účely boli v práci zvolené dva biopolyméry (agaróza a alginát sodný), u ktorých prebieha gelácia rozdielnym spôsobom. V prvom prípade ide o geláciu spôsobenú zmenou teploty, v druhom potom prídavkom viazväzbového katiónu. V rámci experimentálnej časti práce bola najskôr študovaná gelácia agarózy metódou DLS, boli merané teplotné rampy roztokov agarózy (40 – 30 °C), kde boli sledované veľkosti častíc v roztokoch o rôznych koncentráciách a ich pôsobenie na meraný difúzny koeficient. Metódou DLS boli stanovené hodnoty teplôt gelácie roztokov o koncentrácii 0,5 hm.% a 1,0 hm.%. Ďalej bola použitá metóda DLS mikroreológie, kde boli taktiež merané teplotné rampy agarózových roztokov (40 – 30 °C), z ktorých boli vyhodnotené teploty gelácie roztokov agarózy o koncentrácii 0,1 hm.% a 0,5 hm.%. V práci bola tiež používaná klasická reológia, kvôli vzájomnému porovnaniu viskoelastického chovania látok a zisteniu bodu gelácie roztokov agarózy. Touto metódou boli zistené teploty gelácie pre koncentrácie 0,1 hm.%, 0,5 hm.% a 1,0 hm.%. Metóda DLS bola použitá aj k sledovaniu interakcií alginátu sodného pri prídavku Ca2+ iónov, tieto interakcie boli následne tiež vyhodnotené a diskutované v experimentálnej časti.
|
|
|
Časově rozlišená fluorescence ve výzkumu interakcí hyaluronanu a koloidních systémů
Mondek, Jakub ; Táborský, Petr (oponent) ; Peter, Kapusta (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Cílem předložené dizertační práce bylo studium pokročilých fluorescenčních technik a jejich využití v problematice koloidních soustav, respektive systémů hyaluronan-tenzid a hydrogelových systémů založených na hyaluronanu. Časově-rozlišená fluorescence spolu se stacionární fluorescencí byly použity pro studium hyaluronanových systémů za účelem určení vlivu hydratace hyaluronanu na jeho interakce s (opačně nabitými) micelárními útvary pomocí fluorescenčních sond podstupujících deprotonaci v excitovaném stavu. Nejdříve byly diskutovány různé fluroescenční sondy podstupující deprotonaci v excitovaném stavu, z nichž byla vybrána jedna jako vhodný kandidát pro další experimenty. Na základě citlivosti deprotonace v excitovaném stavu vybrané fluorescenční sondy 1-naftolu byl určen vliv hyaluronanu na vnitřní prostředí micel a zároveň byla, na základě těchto experimentů, diskutována struktura hydratačního obalu hyaluronanu. Další část předložené dizertační práce se věnovala metodě fluorescenční časově-rozlišené korelační spektroskopie a vývoji metody nanoreologie. Pomocí vytvořeného skriptu v softwaru MATLAB byly převedeny získané korelační funkce na střední posun fluorescenčně značených částic. Nejprve bylo potvrzeno, že fluroescenční korelační spektroskopie může být použita pro mikroreologická měření, a to srovnáním s již známými metodami videomikroreologie a mikroreologie pomocí dynamického rozptylu světla. Následně byla vyvinuta metoda nanoreologie a bylo diskutováno její použití pro studium pasivní nanoreologie v hydrogelových systémech založených na hyaluronanu. Na základě diskutovaných experimentů byla optimalizována metoda mikroreologie, respektive nanoreologie pomocí fluroescenční korelační spektroskopie až k použitelnosti této metody pro studium gelů.
|
|
|
Optimalizace mikroreologických technik pro charakterizaci biopolymerních gelů
Dušenková, Alica ; Smilek, Jiří (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Hlavným cieľom tejto bakalárskej práce je optimalizácia mikroreologických techník pre charakterizáciu biopolymérnych hydrogélov. K tomu boli vyuţité hydrogély na základe termoreverzibilného biopolyméru – agarózy. Skúmaný bol vplyv inkorporovaného polyelektrolytu (polystyrensulfonátu sodného) na štruktúru a viskoelastické vlastnosti agarózového hydrogélu, a to prostredníctvom fluorescenčných značených častíc, ktoré boli začleňované do štruktúry gélu. Zmena výslednej štruktúry bola najprv pozorovaná prostredníctvom difúznych koeficientov a po úspešnej optimalizácii boli stanovené aj MSD krivky. Meranie bolo uskutočnené fluorescenčnou korelačnou spektroskopiou.
|
|
|
Pokročilé mikroreologické techniky ve výzkumu hydrogelů
Kábrtová, Petra ; Smilek, Jiří (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá využitím techniky fluorescenční korelační spektroskopie pro mikroreologickou charakterizaci hydrogelu v systému hyaluronan-cetyltrimethylamonium bromid. Pro mikroreologické FCS analýzy byly použity fluorescenčně značené částice. V rámci optimalizace metody byla nejdříve na základě analýzy newtonských roztoků glycerolu vybrána nejvhodnější velikost těchto částic. Diskuse byla rovněž zaměřena na vliv změny indexu lomu měřeného roztoku na výsledky analýz. Na základě měření roztoků hyaluronanu bylo následně možné zhodnotit vliv koncentrace a molekulové hmotnosti tohoto biopolymeru na výsledky FCS mikroreologie a porovnat je s výsledky analýz modelových hydrogelů hyaluronanu a CTAB. Na závěr byla diskutována použitelnost a omezení FCS mikroreologie.
|
host ::
RSS.