|
|
Encapsulation of active substances into nanofibers and possibilities of their application
Procházková, Lucie ; Pernicová, Iva (referee) ; Skoumalová, Petra (advisor)
The master thesis was based on the optimization of the production of nanofiber covers and to gaine the product for subsequent functional use. The production of nanofiber covers was made by electrospinning and forcespinning from selected materials. Polyhydroxybutyrate, gelatin, chitosan and alginate were used as starting materials. After successful optimization, these materials were enriched with active ingredients ampicillin and ibuprofen for the functionalized use of covers for more effective wound healing. The theoretical part was focused on the issue of skin, healing processes, types of wounds and nanofibers, the characterization of selected starting materials for the formation of nanofibers was also mentioned. The practical part was based on the lengthy optimization of the preparation of fiber covers and later enriched with active ingredients. Furthermore, combined covers made of different materials with contents of both active ingredients were designed. This was followed by the characterization of all prepared covers from the point of view of stability in the short and long term. The gradual release of active ingredients was determined spectrophotometrically and by hifh performance liquid chromatography. It was also important to determine the antimicrobial activity of selected active substances. At the end of all testing, combined coatings containing both active ingredients were used for safety testing with human keratinocyte cells (HaCaT). Safety testing was based on determining the viability of human cells using the MTT test, to verify the LDH test. A scratch test was also performed, a wound healing test after the application of devised combined covers.
|
|
| |
|
|
Nanofiber materials simultaneously photogenerating NO and 1O2 species; Reversible NO binding on boron-containing clusters
Dolanský, Jiří ; Mosinger, Jiří (advisor) ; Klán, Petr (referee)
This project is concerned with the preparation of electrospun polystyrene (PS) nanofiber materials with covalently bonded NO-photodonor and electrostatically attached tetracationic porphyrinoid photosensitizers. These photofunctional nanofiber materials exhibit effective simultaneous photogeneration of small antibacterial NO and O2(1 ∆g) species under irradiation with daylight creating an antibacterial surface and near surrounding. NO species can be also generated just by gentle heating. Nanofiber materials were analyzed with SEM, FTIR, emission and UV/vis spectroscopy and time-resolved emission and absorption spetroscopy. The antibacterial effect was tested on Escherichia coli. The dual antibacterial action, in combination with the nanoporous character of the material that detains pathogens like bacteria on its surface, is ideal for any application where a sterile environment is neces- sary. The known bimetallic cluster system [(PMe2Ph)4Pt2B10H10] that possesses the propen- sity to reversibly bind small gaseous molecules (O2, SO2, CO) was synthesized in good yields for NO reversible binding investigation. Seven new monometallic precursors (Pt, Pd and Ni) to new bimetallic species were succesfully synthesized with the aim of future study of NO reversible binding. All new compounds were purified by...
|
|
|
Preparation, characterization and testing of blood derivatives for applications in regenerative medicine
Sovková, Věra ; Amler, Evžen (advisor) ; Kolářová, Hana (referee) ; Vránová, Jana (referee)
Platelet products can be used, thanks to the broad range of bioactive molecules, either as a supplement for cell cultering in vitro alone or for development of cell- or cell-free scaffolds in diverse fields in regenerative medicine. The aim of this study was to prepare several types of platelet products. The concentration of selected molecules were observed. Subsequently, these products were tested with cell cultures in vitro alone or in combination with nanofibres scaffolds prepared by electrospinning or centrifugal spinning. It was found out, that platelets products contains chemokine RANTES and growth factor PDGF in the highest concentrations. It was further discovered the content of pro and antiinflammatory in terleukins and other growth factors. Platelet lysat in concentration 7% is sufficient to replace FBS in keratinocytes and fibroblasts cultures. In the other experiments, platelets in different concentrations were adhered to the scaffolds prepared by electrospinning and centrifugal spinning. Thus prepared scaffolds promote the proliferation and viability of all tested cell types in dose-dependent manner. In the last experiment, the individual components of platelet concentrate were separated and characterized. Their effect to the cell culture were tested. It was examinated the synergic...
|
|
|
Nanofibre membranes as carriers of drug 10.
Nguyenová, Jana ; Doležal, Pavel (advisor) ; Dittrich, Milan (referee)
The theoretical part of thesis provides information on the biopharmaceutical classification system of drugs and its context in the research and development of pharmaceuticals. The methods used to increase the solubility and acceleration including electrospinning are presented. The experimental part is the pilot study on the evaluation of conditions suitable for dissolution testing of newly prepared nanofibers made from polyvinylpyrrolidone membranes with a high content (up to 35 per cent) gatrin as a substance poorly soluble in aqueous vehicles. The parameters of determination of gatrin by HPLC using C18 sorbent and a mobile phase of acetonitrile: phosphate buffer pH 8 were preliminarily evaluated as perfectly applicable to vehicle type-phosphate buffer pH 6.0. The same conditions were found to be in a severe collision with a polymer material of nanofibrous membrane during the dissolution evaluation or with acetonitrile in the mobile phase, an accurate determination of gatrin was not obtained in this case. These findings lead to the proposal to change the formulation of the nanofiber membranes using polymer different from polyvinylpyrrolidone (eg. hydroxypropylcellulose) or the replacement of acetonitrile for methanol at the mobile phase for HPLC. However, in all cases, all the analytically...
|
|
|
The study of sulphonated polystyrene nanofabrics with encapsulated sensitizer
Hrdinková, Veronika ; Mosinger, Jiří (advisor) ; Vojtíšek, Pavel (referee)
The diploma thesis is dedicated to the exploitation of sulphonated polystyrene nanofibres as ion exchange nanomaterial. Ion exchange capacity of these nanomaterials has been determined by titration method and AAS. The effect of sulphonation on photophysical, photooxidative and photocytotoxic properties of sensitizer 5,10,15,20-meso- tetraphenylporphyrin (TPP) encapsulated in polystyrene nanofibres has been studied as well. Properties of TPP have been examined with time-resolved spectroscopy, photooxidation of uric acid as substrate and bactericidal tests on Escherichia coli DH5α with pGEM11Z plasmid. It has been discovered that following the sulphonation of the nanofabrics, the encapsulated sensitizer is partly present even in aggregation form. The polystyrene nanofabrics with encapsulated sensitizer keep its bactericidal efficiency also after sulphonation.
|
|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (referee) ; Grym,, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Vysoce dopovaná polovodičová nanovlákna představují nadějnou třídu nanostruktur pro budoucí aplikace v elektronice, optoelektronice nebo bio-senzorice. Tato práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci nanovláken germania a oxidu zinečnatého s cílem dosáhnout vysoké úrovně dopování. Úvodní část dizertační práce se zabývá přípravou germaniových nanovláken metodou VLS (pára – kapalina – pevná látka). Nejprve jsou popsány faktory ovlivňující růst nanovláken a jejich morfologii – složení katalytické částice, vliv adsorbovaných atomů či molekul a potenciální inkorporace atomů katalyzátoru do objemu nanovláken. Nanovlákna připravená ze zlatých katalytických nanočástic v podmínkách ultravysokého vakua (tzv. MBE metodou) a za přítomnosti atomárního vodíku (proces napodobující podmínky CVD metod) vykazují odlišnou morfologii a směr růstu. Tyto rozdíly odhalují kombinovaný účinek adsorpce atomárního vodíku a šíření zlatého katalyzátoru na stěny nanovláken. Tento efekt je klíčový pro vysvětlení rozdílů ve výsledné morfologii nanovláken připravených MBE a CVD metodami. Další část práce se věnuje přípravě Ge nanovláken z katalyzátorů obsahujících prvky III. skupiny a studiu jejich případné inkorporace, která by mohla vést k dopování nanovláken. Bylo zjištěno, že in-situ připravené směsné Au–Ga nanočástice lze úspěšně využít pro růst germaniových nanovláken, přestože stabilita katalyzátoru je nižší než v případě čistého zlata. I přes vysokou koncentraci gallia v katalytické částici nebyla pozorována inkorporace gallia do objemu nanovlákna. Tato metoda dopování nanovláken se tedy pro uvedenou materiálovou kombinaci ukázala jako nevhodná. Ve třetí části práce jsou popsány výsledky charakterizace ZnO nanodrátů a vývoj metody jejich difuzního dopování galliem. Je prokázán vliv žíhání nanodrátů na koncentraci kyslíkových vakancí (VO) – ve srovnání s žíháním v podmínkách vysokého vakua se koncentrace VO snižuje žíháním v plynném peroxidu vodíku. Dále je zdokumentována inkorporace gallia do ZnO nanodrátů při teplotě nad 350 °C – pozorováno pomocí in-situ SEM. Při teplotě nad 450 °C dochází ke galliem indukované dekompozici ZnO nanodrátů. K určení koncentrace a prostorového rozložení Ga atomů v nanovláknech je využito teoretického difuzního modelu a STEM EDS měření nanovláken. Byla nalezena korelace mezi koncentrací kyslíkových vakancí a inkorporací gallia do objemu ZnO nanovláken. Koncentrace gallia dosahuje řádově 10^21 cm^-3, což dokazuje vhodnost použité metody pro dosažení vysokých úrovní dopování, které jsou potřebné pro budoucí bio-senzorické aplikace v infračervené oblasti.
|
|
|
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.
|
|
|
Development and preparation of antimcrobial nanostructure biomaterials
Drabíková, Nela ; Skoumalová, Petra (referee) ; Márová, Ivana (advisor)
The presented diploma thesis deals with the optimalisation of preparation and the preparation of combined nanostructured antimicrobial biomaterials itself. In the theoretical part, a review focused on used materials and consequently preparation of nanoparticles and nanofibers was elaborated. Furthermore, the used antimicrobial substances – curcumin and ampicillin, and the principle of cytotoxicity assay were described.In practical part the optimalisation process is described. Furthermore the safety of prepared materials and used antimicrobial substances on HaCaT cell line was tested, in order to confirm their possible further use in cosmetic and pharmaceutical industry. Great part of the thesis deals with evaluation of the antimicrobial activity of used substances and prepared combined nanomaterials on multiple microorganisms from grampositive bacteria, gramnegative bacteria and yeasts. Also the release speed of antimicrobial substances from prepared nanomaterials was determined by spectrophotometer. The amount of released ampicillin from prepared nanomaterials was determined by liquid chromatography.
|
|
|
Correlated probe and electron microscopy for the study of modern magnetic nanomaterials
Novotný, Ondřej ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Pavera, Michal (advisor)
High pressure on the development of new magnetic materials and their miniaturization also emphasizes the development of new analytical techniques. This diploma thesis deals with the development and demonstration of correlated magnetic force and electron microscopy, which is a promising tool for the characterization of magnetic nanomaterials. The first part of this thesis describes the fundamental physics of micromagnetism with a focus on cylindrical nanofibers. The following pages describe optic, probe, electron, and synchrotron methods for mapping the magnetic properties of materials. The next part describes magnetic domain wall motion in cylindrical nanowires performed as a part of a more extensive material study. The last part of the thesis describes the development of correlated magnetic force and electron microscopy on LiteScope device. A production of magnetic probes was designed and successfully tested. Probes were fabricated by focused electron beam-induced deposition from the Co2(CO)8 precursor. Further, the developed correlated microscopy is demonstrated on a multilayer PtCo sample, magnetic cylindrical nanofibers, NiFe vortex structures, and FeRh metamagnetic nano-islands.
|
guest ::
