|
|
Optimalizace přípravy polyethylenglykolových hydrogelů polymerizací a jejich následná charakterizace
Fornůsek, Jakub ; Trudičová, Monika (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá optimalizací přípravy polyethylenglykolových hydrogelů radikálovou polymerizací a jejich následnou charakterizací pomocí metody reometrie, botnání a zkoumání transportních vlastností pomocí absorpce aktivní látky a její následné desorpce. Vybraným typem polymerizace pro přípravu těchto hydrogelů byla UV fotopolymerizace a to z důvodu její jednoduchosti a reprodukovatelnosti. V rámci optimalizace byly hydrogely připravovány za různých podmínek a následně charakterizovány podle výše zmíněných metod. Taktéž byl zkoumán vliv přítomnosti síťovacího činidla ethylenglykol dimethakrylátu na vlastnosti výsledných gelů. Tento typ gelů patří mezi zcela nový typ síťovaných hydrogelů, které jsou součástí projektové žádosti základního výzkumu GAČR. Z reometrických měření bylo potvrzeno, že vyšší molekulová hmotnost vzorku odpovídala nižším hodnotám viskoelastických modulů, vliv síťovacího činidla na tyto vlastnosti byl zanedbatelný. U botnacích a transportních experimentů hrála roli zejména hustota síťování, s jejích rostoucí hodnotou klesala botnací kapacita a docházelo k adsorpci menšího množství vody. U těchto experimentů byla přítomnost síťovací činidla znatelná, jelikož síťovací činidlo napomáhalo ke zvýšení hustoty výsledných polymerních sítí.
|
|
|
Transportní a mechanické vlastnosti hybridních hydrogelů na bázi gellanu
Sokolínský, Jan ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Náplní této diplomové práce je studium mechanických a transportních vlastností hybridních hydrogelů na bázi gellanu. V rámci této práce byl nejprve studován proces optimalizace přípravy gellan-poly(vinylalkohol) IPN hydrogelu, kde byl kladen důraz na opakovatelnost přípravy vzhledem k zachování mechanických vlastností hydrogelu. Poté byl, jak na samotných gellanových hydrogelech, tak na vybraných IPN kompozicích studován vliv různých aditiv (konkrétně vliv přídavku plastifikátoru a vliv síťování vícevaznými ionty). Na základě těchto testů byla vybrána sada vzorků, na kterých byla navíc měřena dynamická mechanická analýza, botnací a sušící experimenty. V závěru práce byly rovněž studovány transportní vlastnosti vybraných hydrogelových kompozic. Z testů realizovaných v rámci této diplomové práce vyplynulo, že jak tvorbou dvojité sítě, tak přídavkem výše zmíněných aditiv jsme schopni ovlivnit studované mechanické i transportní vlastnosti.
|
|
|
Utilization of novel strategies of alginate crosslinking in the development of next-generation bioinoculants
Gašparová, Dominika ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
This master's thesis focuses on diverse alginate crosslinking strategies, aiming to advance the development of next-generation bioinoculants. Investigating various gelation strategies is applied to five commercially available alginates and isolated bacterial alginate. Experiments focused on alginate macrogel preparation assessed the occurrence and quality of crosslinking, which was analyzed by incorporating both amplitude and frequency testing methodologies. Selecting appropriate crosslinking agents and determining their concentrations were essential objectives. Crosslinking agents such as those containing zinc chloride, aluminum chloride, barium chloride, calcium sulphate and ferric chloride solution were evaluated, with all proving effective in both macro- and microencapsulation processes. Optimization efforts included studying crosslinking conditions, with favorable results observed at a temperature of 7°C and optimal crosslinking durations ranging from 30 to 120 minutes. Comparative analyses of six selected crosslinking agents revealed notable findings in gel swelling studies and mechanical property assessments via the squeeze test, thermogravimetric analysis and image analysis. Barium crosslinking demonstrated promising results in preserving water content during rehydration, while zinc-based crosslinking achieved the highest dry matter content. Image analysis unveiled smaller gel beads formed with aluminum and barium crosslinking agents, indicating their effectiveness. Microencapsulated gel beads, particularly those crosslinked with barium, showed potential due to their reduced size. The experiment's pinnacle was the bacterial culture's gelation, where aluminum and barium crosslinking solutions yielded the smallest particle sizes. Notably, barium crosslinking resulted in the smallest area and error bar, indicating its effectiveness.
|
|
|
Charakterizace hydrogelů na bázi fotosíťovaných derivátů hyaluronanu
Hekrlová, Veronika ; Smilek, Jiří (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací tyraminového derivátu kyseliny hyaluronové (HA-Tyr), jakožto vhodného kandidáta pro fotosíťovací reakce in situ. V první části bylo zkoumáno botnání gelů ve fyziologickém roztoku a prasečí plazmě, ve které hydrogely botnají podstatně méně. Druhá část bakalářské práce byla zaměřena na reologii. Nejprve byla pomocí rotačního testu změřena závislost zdánlivé viskozity roztoků prekurzorů tyraminového derivátu na smykové rychlosti. Zdánlivá viskozita roste s koncentrací derivátu nebo s Mw. Tento trend lze pozorovat i při měření elastického modulu vzniklých gelů oscilačními testy. Elastický modul lze ovlivnit také koncentrací fotoiniciátoru riboflavinu (RF), intenzitou záření nebo dobou osvitu. Součástí práce je i test cytotoxicity luminiscenční metodou ATP, který prokázal, že použité materiály a typy záření jsou bezpečné pro aplikaci in situ. Obecně mohou tyto znalosti posloužit při použití hydrogelů v regenerativní medicíně, kde by mohly sloužit jako krytí nebo nosiče aktivních látek.
|
|
|
Příprava a charakterizace směsných materiálů na bázi huminových kyselin a komerčních sorbentů vody
Nováčková, Táňa ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na možnost využití hydrogelových forem směsných materiálů na bázi huminových kyselin a komerčních sorbetů vody. Na základě literární rešerše byly v experimentální části otestovány metody inkorporace huminových kyselin do komerčních sorbetů vody za různých podmínek a následně byly zkoumány jejich vlastnosti. Při jejich charakterizaci byla hlavní pozornost věnována stanovení obsahu vody a botnacích charakteristik. Příprava směsných materiálů byla směřována k využití jejich sorpčních schopností a možnosti řízeného uvolňování HK v zemědělství.
|
|
|
Biodegradable polyurethanes based on poly(ethylene glycol)
Kupka, Vojtěch ; Žídek, Jan (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented diploma thesis deals with synthesis of biodegradable polyurethanes (bio-PUs) based on poly(ethylene glycol) (PEG) and poly(e-caprolactone) (PCL) with potential use in medicine. The aim of the work was to develop the methodology for synthesis of elastomeric polyurethane that could be formed into scaffold applicable in tissue engineering for regenerative human medicine. The theoretical part summarizes the knowledge of various kinds of materials which are possible to use for intended application. Scaffold forming techniques, their biocompatibility and characterization of properties of resulting materials are involved. The experimental part is focused on the development of suitable methodology to prepare functional samples based on PEG, PCL, hexamethylene diisocyanate (HMDI) and stannous octoate as the catalyst. Effect of bio-PUs composition (mainly different amount and molecular weight of PEG) on the swelling and hydrolytic stability was investigated together with testing mechanical properties, monitoring the net formation and the degree of conversion. The morphology of prepared samples was analyzed by optical microscopy, chemical composition was confirmed by infrared spectroscopy and the thermal properties were measured by differential scanning calorimetry. As for methodology development, it was found that it is necessary to degas all feedstocks before synthesis, otherwise non-well polymerized samples with different pore size have been obtained. Synthesis of bio-PU was realized under the nitrogen atmosphere in two steps. First, both polyols (PEG and PCL) were homogenized on the vacuum line at 130 °C followed by the addition of HMDI in the second step at 65 °C in glove-bag to obtain bio-PU samples. Finally samples were cured at the mould for 48 hours at 65 °C in oven. Based on the physical conditions of samples preparations, flexible bio-PU from white films through cloudy (with visible phase separation) to transparent films (clear) were obtained. Phase separation was confirmed by optical microscopy showing typical spherulite structure of crystalline phase (PCL) in amorphous matrix of PEG. The monitoring of net formation confirmed maximal conversion of polymerization (96 %) already after 4 hours of curing in the oven. Mechanical properties testing showed that important influence to rupture strength has isocyanate index (NCO/OH ratio). Different molecular weight of PEG showed influence to tensile properties as the specimens were completely cross-linked. Characterization of swelling exhibited increase the water uptake of samples with growing molecular weight of PEG (from 28 up to 58 wt.%). As well as, the bio- PU samples having higher molecular weight of PEG degraded faster in water at 37 °C. In presented diploma thesis was confirmed that it is possible to control the hydrolytic stability of obtained biodegradable polyurethane elastomers by the amount and the molecular weight of PEG.
|
|
|
Synthesis and Characterization of Multifunctionalized Biodegradable Copolymers
Michlovská, Lenka ; Petrůj, Jaroslav (oponent) ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
This dissertation summarizes the current state-of-the-art in the field of biodegradable thermosensitive copolymers, which in the form of aqueous sol at room temperature change to gel at body temperature. These polymer materials are useful in medicine for injection application as drug carriers or resorbable implants for tissue regeneration. In experimental work, thermosensitive amphiphilic triblock copolymers based on hydrophobic biodegradable polylactide and polyglycolide and biocompatible hydrophilic polyethylene glycol (PLGA–PEG–PLGA) were synthesized using vacuum line apparatus. Prepared PLGA–PEG–PLGA copolymer with two phase transitions from sol-gel and gel-suspension was subsequently modified with itaconic anhydride. The resulting functionalized ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA copolymer contains at both ends of chains reactive double bonds suitable for further polymerization or crosslinking and functional carboxyl group for possible modification by biological active substances. Physical and chemical crosslinking were also investigated in terms of the ratio of hydrophilic and hydrophobic chains and with a view of the amount of bounded itaconic acid. Prepared aqueous solutions of synthesized ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA copolymer change to a gel at the temperature between 33 and 43 °C. The evaluated critical gel concentration and the critical gel temperature was 6 % w/v and 34 °C, respectively, for the copolymer with PLGA/PEG ratio equal to 2.5. When the copolymer was more hydrophobic, then start of gelation became earlier and gel was more hydrolytically stable. Gel stiffness increased with increasing PLGA/PEG ratio and it depends on methods and type of solvent used during purification of copolymer. Prepared ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA copolymers were crosslinked using blue light without further crosslinker. Hydrolytical stability of ITA modified samples was significantly improved and increased in direct proportion with the both increasing time of crosslinking and the amount of double bonds attached to polymer chains. Sample having 63 % of ITA crosslinked for 40 mins fully degraded in water after 32 days. By proton NMR relaxometry it was found that while the sample has been swelled in water (after 12 hours) the amount of unbonded water reduces and gradually diffuses into cavities on the surface of sample and slowly changed to both weakly bonded water and strongly bonded water to polymer chains. Weakly bonded water began release from sample and changed back to the free water, when sample start to degrade and nodes and gel network begin to break. However, the thermal stability of chemically crosslinked samples increased only up to 20 minutes of crosslinking time where approximately 57 % of double bonds of itaconic acid (at 1640 cm-1) were transformed to the new single RR'C–CHR'' bonds at 795 cm-1ones by making crosslinks proved by ATR-FTIR. Longer crosslinking time (above 30 minutes) led to changes in chemical structure by beta-scission of chain and partially by recombination of double bonds. Rediscovery of new double bonds in different place of the chain reduced both the thermal stability and glass transition temperature from 242 °C to 237 °C and from -2.2 to -5.8 °C, respectively. The proposed thesis shows how the polymer composition, modification by functional groups and physical conditions affect either the physical or the chemical crosslinking of prepared amphiphilic copolymers.
|
|
|
Vývoj nových aplikačních forem huminových látek pro zemědělské a environmentální aplikace
Kratochvílová, Romana ; Kráčalík, Milan (oponent) ; Salaš, Petr (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
V předkládané dizertační práci byly studovány nové formy superabsorpčních polymerů (dále jen SAP) na bázi kyseliny akrylové. Jedná se o materiály pro zemědělské aplikace, které mají půdě zajistit dostatečnou závlahu zejména v období sucha a zároveň mají zprostředkovat přísun živin pěstovaným rostlinám. Osm různých vzorků SAP bylo připraveno síťovací polymerací částečně zneutralizované kyseliny akrylové. Jako iniciátor byl v reakci použit peroxodisíran draselný a jako síťovací činidlo byl přidáván N,N–methylenbisakrylamid. Některé vzorky obsahovaly navíc přídavek druhého monomeru akrylamidu. Všechny polymery byly obohaceny hnojivy – přírodním lignohumátem nebo syntetickým NPK, popřípadě jejich kombinací. U připravených vzorků byly nejprve studovány botnací charakteristiky, jež byly stanovovány v prostředí s různou iontovou silou. Dále byl zkoumán vliv výchozí velikosti xerogelových granulí vzorků SAP na množství absorbované vody. Viskoelastické vlastnosti hydrogelů všech studovaných vzorků byly stanoveny na rotačním reometru. Studovaly se změny viskoelastického chování v čase, vlivem přemrznutí a vlivem opakovaných botnacích a vysušovacích cyklů. Vzorky byly testovány na jejich schopnost uvolňovat do svého okolního prostředí inkorporovaný lignohumát a NPK ve třech modelových experimentech. Na závěr celé práce byla otestována biologická aktivita připravených preparátů SAP. K tomuto účelu byly vzorky SAP zkoumány v rámci půdních a růstových experimentů. Nejprve byla otestována jejich schopnost zadržovat v modelové půdě vodu. V růstových experimentech byly pěstovány semena kukuřice seté v prostředí modelové půdy obohacené postupně o všechny vzorky SAP. Byl studován vliv SAP na růst nadzemní i podzemní části rostliny, na jejich hmotnost a rozvětvení jejich kořenového systému, které bylo objektivně posouzeno prostřednictvím programového produktu Harmonic and Fractal Image Analyzer.
|
|
|
Huminové látky jako transportní médium pro výživu rostlin
Vlková, Markéta ; Solná, Irena (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Bakalářská práce se vztahuje k problematice huminových látek a jejich využití v zemědělství prostřednictvím hydrogelových nosičů. Zabývá se postupným uvolňováním substancí, které by mohly sloužit jako lépe přístupná výživa pro rostliny z připravených super absorpčních hydrogelů. Výzkum byl realizován ve spolupráci s průmyslovým partnerem. Jedná se o uměle syntetizovaný lignohumát sodný a směs průmyslových hnojiv NPK. K charakteristice uvolněných látek bylo využito několika metod. Nejprve byly měřeny vlastnosti nespecifikující uvolněné látky jako stupeň nabotnání, vodivost, pH a absorbance při různých vlnových délkách. Detailněji popisovaly obsah měřených roztoků metody ICP-OES a iontová chromatografie. Hydrogely obsahující obě výše uvedené přidané směsi látek byly podrobeny měření ve vodném roztoku v průběhu 5 týdnů, kdy po každém týdnu byly měřeny všechny charakteristiky. Z výsledků vyplývá, že obě přidané směsi snižují schopnost hydrogelu nabotnat, z nich NPK více. Při měření absorbance se ukázalo, že nejvíce látek pocházejících z lignohumátu sodného se uvolnilo z hydrogelu, který neobsahoval NPK. Dále se z hydrogelů uvolňovaly prvky draslík a fosfor a to zejména z hydrogelů s největším obsahem NPK. Měřením iontové chromatografie bylo monitorováno uvolňování chloridových, fosforečných, sírových a dusičných iontů.
|
|
|
Transportní charakteristiky tenkých filmů na bázi polyvinylalkoholu
Blažková, Dominika ; Smilek, Jiří (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá optimalizací přípravy hydrogelových tenkých filmů na bázi polyvinylalkoholu (PVA). Prvním krokem byla optimalizace přípravy filmů. Pro přípravu PVA filmů bylo používáno PVA o molekulové hmotnosti 130 kDa a byly z něj připravovány 10 hm.% roztoky v ultračisté vodě. Doba zahřívání roztoku byla stanovena na 1,5 h při 90 °C. Následovalo sušení 24 h při 50 °C. Následně byly také připraveny PVA filmy z roztoků methylenové modři ve vodě a z roztoků methylenové modři ve vodném roztoku NaCl. Připravené filmy byly následně charakterizovány pomocí měření jejich tloušťky, schopnosti botnání, specifického povrchu a difúzních vlastností. Morfologie PVA filmů byla zobrazena rovněž pomocí SEM mikroskopie. Všechny připravené PVA filmy byly hladké a měly velmi malý specifický povrch. Byly sledovány transportní vlastnosti metodou uvolňování do roztoku. Jako sonda byla použita methylenová modř. Bylo pozorováno uvolňování do 5, 10 a 20 ml ultračisté vody. Ze získaných výsledků vyplývá, že se nejvíce methylenové modři uvolnilo do roztoku s největším objemem a uvolňování methylenové modři z PVA filmu probíhá volně bez výrazné interakce s matricí PVA filmu.
|
host ::
RSS.