|
|
Micro/macro-scale investigation of the viscoelastic properties of hydrogel materials
Obrusníková, Klára ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
This diploma thesis was focused on the comparison of various microrheological methods with macrorheological approach, especially on the characterisation of hydrogels. Dynamic light scattering, fluorescence correlation spectroscopy and optical tweezers were chosen as the microrheological techniques, while oscillatory rheometry was the macrorheological tool. Results from dynamic light scattering and fluorescence correlation spectroscopy for agarose and gellan hydrogels were compared to rheometry and to each other. The values of viscoelastic moduli obtained by microrheology were significantly lower than those obtained by macrorheology. Both dynamic light scattering and fluorescence correlation spectroscopy offer a wider range of frequencies than rheometry, but both have limitations in hydrogel characterisation. In dynamic light scattering measurements, light scattered from hydrogel networks causes noise and lowers the quality of the results. Fluorescence correlation spectroscopy, while being more specific, shows very little difference between samples of different concentrations. Optical tweezers are a new method at the Faculty of chemistry, and only the calibration measurements were performed. Optical trap stiffness, an important value in the calibration process of optical tweezers, was determined for solutions of glycerol.
|
|
|
Mikroreologie pomocí fluorescenční korelační spektroskopie
Kábrtová, Petra ; Sedláček, Petr (oponent) ; Mondek, Jakub (vedoucí práce)
Bylo provedeno srovnání tří pasivních mikroreologickych technik se zaměřením na FCS. K analyzám byly použity fluorescenčně značené a neznačené polystyrenové částice, pomocí kterych byly zjišťovány mikroreologické vlastnosti roztoků glycerolu, Mili-Q vody a roztoků hyaluronanu o různych molekulovych hmotnostech. Pro metodu FCS byla navíc odvozena a ověřena jednodušší aproximovaná rovnice pro vypočet hodnot MSD. Bylo zjištěno, že FCS překonává stávající mikroreologické techniky DLS a video-mikroreologii možností získat širší oblast dat. A to včetně té oblasti, ve které dosud nebylo možno mikroreologické vlastnosti vzorku pomocí DLS nebo video-mikroreologie spolehlivě popsat.
|
|
|
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.
|
|
|
Mikroreologie ve studiu biopolymerníchh koloidů
Hnyluchová, Zuzana ; Sedláček, Petr (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Byla zavedena a prověřena nová metoda pro měření viskoelastických materiálů zvaná mikroreologie. Pro určení správnosti měření byly porovnány výsledky pro tři řady vzorků získané pomocí jednočásticové mikroreologie, DLS mikroreologie a klasické reologie. Jako modelový systém byly zvoleny směsi glycerolu o různých viskozitách. V případě glycerolové řady byly výsledky srovnány také s tabelovanými hodnotami. Modelovým biopolymerem byl zvolen hyaluronan o různých molekulových hmotnostech a pro mikroreologická měření byly použity polystyrenové částice. Bylo zjištěno, že hodnoty viskozit biopolymerních vzorků naměřené jednotlivými metodami jsou až na malé výjimky srovnatelné.
|
|
|
Pasivní mikroreologie koloidních systémů na bázi biopolymerů.
Bjalončíková, Petra ; Burgert, Ladislav (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Diplomová práce byla zaměřena na charakterizaci využitelnosti metody pasivní mikroreologie při studiu systému biopolymer-protein. Použitým biopolymerem byla kyselina hyaluronová a použitými proteiny byly trypsin a chymotrypsin. Pro měření mikroreologie byly použity částice o poloměru 0,5 m a 1 m. Ze získaných naměřených dat bylo zjištěno, že oba pozorované proteiny mají viskózní charakter. Také je možné říci, že metoda pasivní mikroreologie, je vhodná pro měření vlastností biopolymerů s nižší viskozitou. Pokud budeme chtít měřit vlastnosti biopolymerů u vzorků v případě vyšších hodnot viskozit, je vhodné použít částice menších rozměrů. Při využití částic o větším poloměru, nedochází k dostačujícímu narušení polymerní sítě, a tudíž částice nemá dostatečný pohyb v roztoku.
|
|
|
Vliv vlastností částic na mikroreologické měření biopolymerních roztoků
Hradecká, Lucie ; Venerová, Tereza (oponent) ; Hnyluchová, Zuzana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení vlivu částic na mikroreologické měření biopolymerních roztoků. Použitým biopolymerem byla kyselina hyaluronová a jako modelové systémy byly zvoleny roztoky glycerolu o různých koncentracích. Pro mikroreologické měření byly použity polystyrenové částice o různých průměrech (0,5 m, 1 m a 2 m). Výsledky pasivní mikroreologie byly porovnány s výsledky klasické reologie a v případě glycerolu i s tabelovanými hodnotami.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Interakce tenzidů se směsí hyaluronanů o různé molekulové hmotnosti
Vašíčková, Kamila ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Bylo zkoumáno chování systému směsi hyaluronanů o dvou různých molekulových hmotnostech s tenzidy. Směsi hyaluronanů byly 17 kDa s 1,46 MDa, 73 kDa s 1,46 MDa, 300 kDa s 1,46 MDa, 806 kDa s 1,46 MDa a 1800 kDa s 1,46 MDa. Tyto směsi byly vždy namíchány v hmotnostních poměrech 70:30, 50:50 a 30:70. Jako tenzid byl použit cetyltrimethylamonium bromid a TWEEN 20. Interakce byly zkoumány ve vodném roztoku s různou iontovou silou. Jako barvivo byla použita Súdánová červeň. Ve všech experimentálních řadách s cetyltrimethylamonium bromidem byl zaznamenán fenomén vzniku nekontinuální separované fáze, popsané jako perličky. Vzorky obsahující perličky byly podrobeny zkouškám stability, byly vysušeny a zpětně rehydratovány, dále byly také zahřívány. Následně byla změřena velikost částic ve zbývajícím vzorku po odfiltrování perliček. Směsi hyaluronanů byly charakterizovány měřením viskozity metodou reologie a mikroreologie. Bylo zjištěno, že tyto směsi jsou heterogenní a v každém místě vzorku není stejná viskozita.
|
host ::
RSS.