|
|
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.
|
|
|
Intelligent nanofibres functionalized with growth factors and blood derivatives for dermatology applications
Vocetková, Karolína ; Amler, Evžen (vedoucí práce) ; Rosina, Jozef (oponent) ; Arenberger, Petr (oponent)
Krevní deriváty jsou výborným zdrojem přirozených růstových faktorů. V tkáňovém inženýrství a regenerativní medicíně již našly řadu uplatnění. Cílem této práce bylo optimalizovat podmínky buněčné kultury za použití destičkového lyzátu, a dále vyvinout mikro- a nanovlákenné nosiče funkcionalizované krevními destičkami, které by mohly sloužit jako systém řízeného dodávání přírodních růstových faktorů. Mikro- a nanovlákenné nosiče byly připraveny elektrostatickým a centrifugačním zvlákňováním PCL. Připravené nosiče byly funkcionalizovány povrchovou adhezí krevních destiček nebo jejich enkapsulací do vnitřní části nanovláken emulzní technikou. V rámci studie kultivačních podmínek kožních buněk bylo zjištěno, že suplementace media 7% destičkovým lyzátem je dostačující pro nahrazení 10% FBS v kultuře keratinocytů a fibroblastů. Dále byl povrch PCL nanovláken připravených elektrostatickým zvlákňováním funkcionalizován krevními destičkami. Při kontaktu s nanotopografií nanovlákenného povrchu došlo k aktivaci destiček a následně k vytvoření fibrinové sítě, která sloužila jako rezervoár růstových faktorů. Díky tomu došlo k prodloužení poločasu uvolnění EGF až na 1.7 dní. Takto funkcionalizované nanovlákenné nosiče podporovaly proliferace a metabolickou aktivitu keratinocytů, fibroblastů a melanocytů. Při...
|
|
|
Nanovlákenné separátory pro lithium-iontové akumulátory
Pléha, David ; Míka, Martin (oponent) ; Janderka,, Pavel (oponent) ; Novák, Vítězslav (vedoucí práce)
Použití nanovlákenných separátorů pro Li-ion akumulátory s sebou přináší řadu výhod. Oproti dnes používaným typům mají nanovlákenné separátory vyšší teplotní odolnost, vyšší iontovou vodivost a zvýšenou schopnost zvlhčení. Právě zvýšená vodivost je u nanovlákenných separátorů zajištěna díky pórovité struktuře a velké povrchové ploše kdy vlákna mohou působit jako účinné kanály pro vedení iontů. Amorfní charakter nanovláken umožňuje rychlý pohyb lithiových iontů skrze polymerní síť separátoru a dále poskytuje vyšší volný objem elektrolytu při vyšší teplotě. Další výhodou nanovlákenných separátorů vyrobených metodou elektrospiningu je vysoká pórovitost, dobrá chemická odolnost a vysoká teplotní stálost.
|
|
|
Plazmatická úprava funkcionalizovaných PVA nanovláken za účelem zvýšení adheze, viability a proliferace mezenchymálních kmenových buněk.
Bezděková, Dagmar ; Amler, Evžen (vedoucí práce) ; Gášková, Dana (oponent)
Elektrostatické zvlákňování je široce používaná technika přípravy konstruktů pro účely tkáňového inženýrství. Pomocí této techniky se dá zvláknit široké množství polymerů. Jedním z nich je i polyvinylalkohol (PVA), který má velmi dobré vlastnosti k uplatnění v tomto oboru. Je netoxický, mechanicky odolný a degradabilní a biokompatibilní. Vytvořená vlákna mají limitované použití kvůli přítomnosti postranních -OH skupin, které jsou příčinou rozpustnosti PVA ve vodě. Rozpustnost se dá upravit síťovacími technikami, avšak i přesto kvůli vysoké hydrofilitě na PVA adherují buňky jen velmi omezeně. V současné práci jsme se hydrofilitu rozhodli upravit použitím plazmatické modifikace. Úprava studeným plazmatem je ekonomický a poměrně jednoduchý způsob, jak upravit povrchové složení polymeru bez vedlejších účinků, které s sebou přináší konvenční chemické úpravy. Pomocí výboje a tvorby radikálů se nám podařilo deponovat uhlovodíky na PVA vrstvu a rapidním způsobem zvýšit hydrofobnost povrchu. Změna povrchové chemie měla poměrně malý vliv na vlákennou strukturu vzorku a morfologii jednotlivých vláken. Zvýšení hydrofobnosti zapříčinilo lepší adhezi mezenchymálních kmenových buněk na plazmaticky upravené PVA v porovnání s neupraveným PVA a velkou změnu v morfologii buněk. Tato změna naznačuje, že jsme PVA...
|
|
|
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...
|
|
|
Využití nanovlákenných nosičů pro regneraci cév
Bezděková, Dagmar ; Amler, Evžen (vedoucí práce) ; Holzerová, Kristýna (oponent)
Systémů pro cévní regeneraci bylo vyvinuto již mnoho, žádný však zatím není úspěšný v použití pro náhrady cév s průměrem menším než 6 mm. Syntetické materiály jako Dacron a ePTFE sice mají dobré výsledky v nahrazení velkých cév, u malých cév ale způsobují trombózu. Navíc nejsou degradabilní, takže neumožňují přirozenou remodelaci cévního systému. Navíc na tyto materiály neadherují endoteliální buňky, které jsou esenciální pro vytvoření přirozené antitrombogenní vrstvy, ani hladké svalové buňky. Xenogenní decelularizované štěpy jsou další, nesyntetickou alternativou pro vytváření náhrad. Příhodný detergent odstraní buňky dárce a zbude pouze extracelulární matrix, kde mohou být poté kultivovány hostitelské buňky. Nevýhodou xenogenních štěpů je náročnost na výchovu zvířecích donorů a porušení struktury extracelulární matrix po použití detergentu. Jako nejpříhodnější materiál se zatím jeví nosiče vytvořené elektrostatickým zvlákňováním. Relativně jednoduchý proces se může různými způsoby modifikovat a vytvoří se tak nosič, který strukturou připomíná extracelulární matrix. Velikou výhodou je možnost inkorporace bioaktivních látek do jádra vlákna, takže slouží jako atraktant pro cévní buňky, nebo jako antikoagulační faktory. V kombinaci s využitím progenitorových buněk se zdá být elektrostatické zvlákňování...
|
|
|
Reologické chování roztoků polymeru vhodných pro elektrostatické zvlákňování
Divínová, Nikol ; Voráč,, Zbyněk (oponent) ; Chamradová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací vodných roztoků polyvinylalkoholu (PVA) vhodných pro elektrostatické zvlákňování. V teoretické části je popsána metoda elektrostatického zvlákňování, včetně parametrů ovlivňujících tento proces. Literární rešerže rovněž obsahuje kapitolu reologie, která se obecně zabývá reologickými vlastnostmi polymerů a zejména pak PVA. V experimentální části je popsána příprava a reologická studie vodných PVA roztoků, které byly následně zvlákněny. Pomocí zobrazovací techniky skenovací elektronové mikroskopie (SEM) byla studována morfologie připravených PVA nanovlákenných vrstev. Sledován je vliv molekulové hmotnosti, použitého rozpouštědla, koncentrace, reologických vlastností, elektrické vodivosti a povrchového napětí roztoků na zvláknitelnost, průměr a morfologii vzniklých vláken.
|
host ::
RSS.