|
|
Characterization of functionalized fibres for mesenchymal stem cells cultivation and differentiation
Greplová, Jarmila ; Amler, Evžen (advisor) ; Rosina, Jozef (referee)
Modification of nanofibers is an actual trend in tissue engineering. Polyvinylacohol (PVA) is nontoxic and biodegradable polymer suitable for preparation of submicron fibers by electrospinning. Main disadvantage of PVA fibers is rapid degradation in aqueous environment. On the other hand surface of fibers contains free hydroxyl group that could be chemically modified. In recent work, chemical modification of PVA nanofibers prepared by needleless electrospinning was investigated. Polyethylenglykol (PEG) linker was introduced to the fiber surface by acylation (PVA-PEG) and further modified by biotin (PVA-PEG-b) as a function agent. Process of chemical modification does not affected fibrous morphology of samples. Interestingly, linkage of PEG-b linker promoted stability of PVA in aqueous environment. PVA-PEG-b sample was stable for 41 days. Stability of samples was strongly dependent on amount of introduced PEG-b linker, thus proposed method of modification allows to prepare nanofibers of different solubility. Additionally, biocompatibility of chemically modified nanofibers with both mesenchymal stem cells (MSC) and chondrocytes was determined. Proliferation of both cell types was not sufficient and number of cells decreased in time, probably because of high hydrophility of modified PVA scaffold. To...
|
|
|
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.
|
|
|
Biomedical applications of polycaprolactone nanofibrous mats
Dvořák, Pavel ; Přibyl,, Jan (referee) ; Zajíčková, Lenka (advisor)
The diploma thesis deals with the treatment of polycaprolactone (PCL) nanofibers. PCL fibers were subjected to the deposition of plasma amine polymers in a low pressure pulsed radiofrequency capacitively coupled discharge using cyclopropylamine monomer (CPA). Collagen as an extracellular matrix (ECM) protein was immobilized and cell proliferation on the modified nanofiber surface was monitored. Untreated PCL fibers were also subjected to the deposition of an antibacterial copper layer, and the fibers were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and energy dispersive spectroscopy (EDX).
|
|
|
Characterization of PVDF material in nanoscale resolution
Pisarenko, Tatiana ; Dallaev, Rashid (referee) ; Sobola, Dinara (advisor)
Tato práce se zabývá charakterizací nanovláken na bázi polyvinylidenfluoridu. Zaměření práce je na piezoelektrické vlastnosti vlákna, které jsou studovány metodou piezoelektrické silové mikroskopie. Takto byly měřeny dva typy odlišných vzorků, které se lišily v parametrech výroby. Odlišnosti vláken v jejich fázovém složení byly také zkoumány za využití Ramanovy spektroskopie a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací. Chemická analýza povrchu a jeho stavu proběhla pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Různé uspořádání nanovláken spolu s jejich průřezem bylo pozorováno rastrovacím elektronovým mikroskopem za využití fokusovaného iontového svazku. Rovněž byla zkoumána smáčivost a kontaktní úhel povrchu vzorků s demineralizovanou vodou. Bylo zjištěno, že vyšší rychlost otáček válce během procesu elektrostatického zvlákňování má velmi významný vliv na jejich uspořádání a tím i na parametry ovlivňující tvorbu piezoelektrického jevu a dalších materiálových vlastností.
|
|
|
Electrospun fibers based on PVDF and nylon
Černohorský, Petr ; Sobola, Dinara (referee) ; Papež, Nikola (advisor)
Polymer nanofibers used for the construction of triboelectric nanogenerator (TENG) and piezoelectric nanogenerator (PENG) are new and promising technologies for energy recovery. Thanks to the generation of electrical energy based on mechanical movement (deformation), these fibers can find application in the field of self-powered electronic devices. In this work, three nanofibrous structures of materials were prepared by electrostatic spinning: pure polyvinylidene fluoride (PVDF), pure polyamide-6 (PA6) and their mixed combination PVDF / PA6. Non-destructive analyzes such as Raman spectroscopy, FTIR, XPS and electron microscopy were used to study the properties of nanofibers. Analyzes confirmed the positive effect of electrostatic spinning of polymers on the support of the formation of highly polar crystalline -phase in PVDF and , -phase in PA6. The structure arrangement of the nanofibrous material and their defects were observed by scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, the contact angle of the wettability of the liquid on the surface was measured for the materials, and the permittivity was measured to monitor the dielectric properties. The described results make the mixed material PVDF / PA6 very promising for further research in the field of nanogenerators and functional textiles.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Electrospinning of bioglass and glass-ceramic fibers
Kozáková, Zdenka ; Šťastná, Eva (referee) ; Částková, Klára (advisor)
Bachelor thesis is focused on the preparation of fibers based on bioglass and glass ceramics. The theoretical part of the work summarizes the division and description of biomaterials and their use in biomedical applications. The main part of the work deals with the preparation of bioglass with a focus on the preparation by electrospinning. Experimental part is focused on the preparation of fibers based on bioglass by electrospinning. Different types of bioglass precursors were studied and their spinnability, morphology and bioactivity of the prepared fibers were assessed. The fibers were analyzed by scanning electron microscopy and interactions in simulated body fluid. Fibers prepared from bioglass 45S5 and polyvinylalcohol precursor were evaluated as promising for biomedical applications.
|
|
|
Electrical characterization of flexible nanofiber piezoelectric materials
Pokorná, Romana ; Holcman, Vladimír (referee) ; Tofel, Pavel (advisor)
This bacherol thesis is focused on piezoelectric nanofibrous materials. The first part describes the formation, use and possible aplications of nanofibers. It further analyze the principle of piezoelectric effect. It is a conversion of mechanical energy into electric energy and conversely. The second part is focused on design of experimental workplace for measurement of functional material properties. The last section of the thesis is dedicated to the electrical characterization of PVDF nanofibers and to the measurement of the piezoelectric charge constant.
|
|
|
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.
|
guest ::
