|
|
Hybridní biopolymerní kompozity pro 3D tiskové aplikace
Menčík, Přemysl ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Dzik, Petr (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Předkládaná práce popisuje termické a mechanické chování změkčených bio-plastů a bio-kompozitů se zaměřením na použití v 3D tisku. Zkoumán byl vliv chemické struktury změkčovadla na bázi derivátů kyseliny citronové na termické a mechanické vlastnosti vzorků změkčené polymerní směsi poly-3-hydroxybutyrátu a kyseliny polymléčné. Vliv změkčovadla na polymerní matrici a jejich vzájemná kompatibilita byla posuzována rychlostí zamísení změkčovadla do taveniny, respektive rychlostí migrace změkčovadla ven z materiálu za zvýšené teploty. Pomocí modulované diferenciální skenovací kalorimetrie byl sledován vliv struktury změkčovadla na teplotu skelného přechodu a krystalizační kinetiku změkčeného materiálu. Sledováno bylo také chování materiálu při 3D tisku. Pomocí tahové zkoušky byly stanoveny mechanické vlastnosti tištěných těles, především jejich tažnost. Nejvyšší efekt změkčení byl pozorován za použití změkčovadla tributylcitrátu, kdy bylo dosaženo poklesu teploty skelného přechodu o a zvýšení tažnosti o 150 % oproti neměkčené referenci. Takto změkčená polymerní směs vykazovala i dostatečné 3D tiskové vlastnosti a byla využita jako matrice pro kompozity v další části práce. Kompozity byly plněny kaolinem, vápencem, halloysitem, sráženou silikou, mastkem, hydroxidem hořečnatým a sekaným lněným vláknem. U kompozitů byla sledována distribuce částic pomocí skenovací elektronové mikroskopie v závislosti na použití povrchové úpravy plniva. Pomocí viskozimetrie a diferenciální skenovací kalorimetrie byl u kompozitů sledován vliv plniva na reologické chování, krystalizační kinetiku a termickou stabilitu kompozitů. Jejich mechanické vlastnosti a teplota průhybu při zatížení byly sledovány na tělesech připravených 3D tiskem. Kaolin vykazoval v kompozitním materiálu homogenní distribuci částic a zanedbatelný vliv na termickou stabilitu a nukleaci matrice. Kaolinem plněný kompozit navíc vykazoval oproti neplněné referenci o 18 % menší warping při tisku, proto byl kaolin vyhodnocen jako vhodné plnivo pro bioplastové kompozity určené pro 3D tisk a tento kompozit je využíván v další kapitole práce. Pro kompozitní vzorky připravené 3D tiskem byla popsána metoda matematické predikce modulu pružnosti. Kompozity plněné jedním typem plniva - kaolinem, nebo vápencem, respektive kombinací obou plniv byly zkoumány na základě úpravy mikromechanického modelu Halpin-Tsai semiempirickou multiparametrickou Černého rovnicí. Pro kompozity s hybridním plněním je prezentována aditivní a kombinační metoda výpočtu modulu pružnosti. Zavedenou korekcí byla snížena odchylka naměřené a teoretické hodnoty modulu pružnosti kompozitu plněného kaolinem z 21 % na 1 % a kompozitu plněného kaolinem a vápencem z 13 % na 9 %. Tímto přístupem je možno předpovědět modul pružnosti materiálů ze vzorků připravených 3D tiskem.
|
|
|
Ekotoxikologické hodnocení vybraných plastů
Demová, Kristína ; Mravcová, Ludmila (oponent) ; Zlámalová Gargošová, Helena (vedoucí práce)
Predložená bakalárska práca sa zaoberá problematikou plastov v životnom prostredí a ich ekotoxikologickým hodnotením. Táto téma sa dáva v súčasnosti do popredia kvôli vývoju nových, ľahšie odbúrateľných plastov. To má predstavovať riešenie v aktuálnom environmentálnom probléme. Práve preto bolo cieľom tejto práce overiť predpoklad ekologickej nezávadnosti takýchto plastov. Experimentálna časť sa zameriava na jeden vybraný biodegradabilný plast – polyhydroxybutyrát, ktorý bol hodnotený pomocou vybraných akútnych a chronických testov toxicity. Testy boli realizované v akvatickom usporiadaní, aby bolo možné predikovať účinok na akvatický ekosystém. Z jeho zástupcov boli zvolené dva organizmy, a to kôrovec Daphnia magna a rastlina Lemna minor. Najväčšiu hodnotu výsledkov vykazuje chronický test na organizme Daphnia magna, ktorý poukazuje na negatívne účinky vybraného plastu na testovací organizmus.
|
|
|
Fotoprotektivní vlastností PHB granulí
Hesko, Ondrej ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Cílem práce je studium a návrh fyzikálně-chemické metody na ověření fotoprotektivních vlastností PHB granulí pomocí bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4 lišíci se schopností produkce polyhydroxyalkanoátů. V teoretické části jsou zpracované základní informace ku polymerním agregátů a metodám využitých při zkoumaní fotoprotektivity. Byli optimalizovány metody jako nefelometrie a kontinuální fluorescenční mikrofotolýza (CFM) sloužíci k charakterizaci mechanizmu způsobu interakce světla s granulemi. V experimentální časti byly stanovovány rozptylové vlastnosti bakterií a získány charakteristické křivky. Dále byla porovnávána fotostabilita fluorescenční sondy specifická pro nukleové kyseliny v bakteriích. Tato metoda měla dokázat větší odolnost vůči UV světlu kmenu H16. Zadefinovala také možnou interakci nukleových kyselin a zkoumaných granulí.
|
|
|
Isolace PHA z bakteriální biomasy a jejich purifikace
Zlochová, Barbora ; Kouřilová, Xenie (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá isolací a charakterizací bakteriálního polymeru PHA isolovaného z bakteriálního kmene Halomonas halophila (CCM 3662) osmošokem v destilované vodě, tedy hypošoku, kdy buňky popraskají a uvolní se PHA. Přidáním biosurfaktantů se současně solubilizují proteiny a lipidy zbytkové biomasy, čímž se teoreticky dosáhne čistějšího produktu PHB bez použití toxických látek jako například chloroformu. Teoretická část práce se zaměřuje na PHA z hlediska jejich obecných vlastností a využití, na mechanismus syntézy mikroorganismy PHA a jejich následné degradace a na existující strategie isolace PHA z bakteriální biomasy. V experimentální časti je popsaná produkce PHB bakterií Halomonas halophila pro celkem tři kultivace a následný proces isolace vzniklého PHB hypošokem halofilních bakterií v destilované vodě s přídavkem vybraných biosurfaktantů. Biosurfaktanty využívané v rámci práce jsou kokosové mýdlo, lecithin, rhamnolipidy, sophorolipidy, coco glukosid, lauryl glukosid a cocoamidopropyl betain. Vlastnosti isolovaného materiálu PHB byly analyzovány pomoci plynové chromatografie s FID detekcí a metodami SEC-MALS a FTIR. Na základě výsledků jsme za nejvhodnější biosurfaktanty, které se dají využít k isolaci PHB z bakteriální biomasy, zvolili dvojici coco glukosid a lauryl glukosid. V kombinaci s promytím materiálu ethanolem jsme při koncentraci biosurfaktantu 5 g/l a teplotě isolace 70 °C byli schopni dosáhnout čistoty 90 % při použití coco glukosidu a 89% čistoty při použití lauryl glukosidu.
|
|
|
Metody dekotoxifikace hydrolyzátů lignocelulózových materiálů
Vašíčková, Monika ; Pořízka, Jaromír (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce bylo studium detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózových materiálů a také studium vhodnosti dřevěných pilin jako substrátu pro mikrobiální produkci PHA bakteriemi Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari. V experimentální části práce byl zkoumán nejvhodnější způsob detoxifikace modelového a reálného hydrolyzátu, použité detoxifikační postupy zhodnoceny co do jejich vlivu na obsah polyfenolů jako nejvýznamnějších mikrobiálních inhibitorů a redukujících sacharidů, které naopak plní funkci klíčového uhlíkatého substrátu. Zároveň byl i ověřen vliv detoxifikačních postupů na biotechnologickou produkci PHA. Burkholderia sacchari měla v porovnání s Burkholderia cepacia vyšší schopnost akumulace PHA. Dále lze tedy konstatovat, že jako nejefektivnějším postupem detoxifikace se jevil tzv. overliming. Při kultivaci Burkholderia sacchari na médiu detoxifikovaného overlimingem reálného hydrolyzátu pilin bylo dosaženo výrazného zvýšení obsahu PHB v biomase. Nicméně, celkově byly výtěžky PHB spíše nízké a dřevění piliny tedy nemohou být považovány za slibný substrát pro průmyslovou produkci PHB.
|
|
|
Příprava a charakterizace enzymatických krytů ran
Jurová, Bronislava ; Szotkowski, Martin (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium a charakterizaci nanovlákenných krytů ran z přírodních biopolymerů. Do těchto nanovlákenných krytů byly inkorporovány proteolytické enzymy, konktrétně kolagenáza a bromelain. Teoretická část se zabývá stručnou charakteristikou kožních ran, jejich hojením a kožními kryty. Také jsou zde uvedeny metody přípravy těchto krytů a metody použity k jejich charakterizaci. Praktická část se zabývá optimalizací přípravy nanovlákenných krytů na bázi polyhydroxybutyrátu, želatiny, alginátu a chitosanu. Tato nanovlákna byla poté obohacena o aktivní látky a bylo sledováno jejich postupné uvolňování do modelového prostředí. Na závěr byla u těchto látek stanovena jejich proteolytická aktivita.
|
|
|
Vývoj a příprava antimikrobiálních nanostrukturních biomateriálů
Drabíková, Nela ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá optimalizací přípravy kombinovaných nanostrukturních antimikrobiálních biomateriálů a jejich charakterizací. V teoretické části byla vypracována rešerše zaměřená na materiály používané k přípravě nanočástic a nanovláken, dále na postupy přípravy těchto nanomateriálů. Dále byly popsány využívané antimikrobiální látky – kurkumin a ampicilin, a princip stanovení bezpečnosti všech používaných materiálů.V praktické části je zpracován optimalizační proces přípravy nanočástic i nanovláken a následně také vlastních kombinovaných materiálů. Dále byla testována bezpečnost připravených materiálů a antimikrobiálních látek na buněčné linii HaCaT , kvůli jejich potenciálnímu využití v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu. Velká část práce je věnována testování očekávaných antimikrobiálních účinků připravených kombinovaných materiálů s použitím několika mikroorganismů z řad grampozitivních i gramnegativních bakterií a kvasinek. Dále byla sledována rychlost uvolňování aktivních látek z připravených biomateriálů do modelového prostředí pomocí spektrofotometru. Pomocí kapalinové chromatografie bylo detekováno také množství ampicilinu uvolněného z připravených biomateriálů.
|
|
|
Možnosti přípravy nanočástic a nanovláken s antimikrobiální složkou
Sosková, Simona ; Veselá, Mária (oponent) ; Skoumalová, Petra (vedoucí práce)
Diplomová práca bola zameraná na prípravu nových materiálov s antimikrobiálnym účinkom. V práci boli pripravené lipozómové častice a nanovlákna z polyhydroxibutyrátu (PHB) s obsahom klotrimazolu a rastlinných extraktov s vysokými antioxdačnými a antifungálnymi účinkami. Teoretická časť popisuje použitia nanočastíc a nanovlákien v medicíne a kozmetike, priaznivé účinky rastlín s potenciálnym antimykotickým účinkom a metódy pre charakterizáciu častíc a vlákien. V praktickej časti boli pripravené vodné a lipidové rastlinné extrakty, spektrofotometricky charakterizované na obsah polyfenolov, flavonoidov a antioxidačnú aktivitu. Z vybraných extraktov boli ďalej pripravené lipozómy a lipozómy s obsahom PHB. Častice boli testované z hľadiska enkapsulačnej účinnosti a ich krátkodobej a dlhodobej stability. Metódou DLS bola stanovená ich veľkosť a meraním zeta potenciálu ich koloidná stabilita. Pomocou elektrospinningu a forcespinningu boli taktiež pripravené PHB vlákna s obsahom vybraných extraktov a klotrimazolu. Vlákna boli podrobené analýze FLIM, FTIR-ATR, testom antioxidačnej aktivity a testovaniu krátkodobej i dlhodobej stability. Antimykotický účinok testovaných extraktov, častíc a vlákien bol stanovený na kultúre Candida glabrata. Na záver bola vykonaná charakterizácia účinku částic a vlákien na humánne bunky.
|
|
|
Polyhydroxyalkanoáty a jejich role ve struktuře bakteriálního biofilmu
Rucká, Markéta ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá polyhydroxyalkanoáty (PHA) a jejich rolí ve struktuře bakteriálního biofilmu. V teoretické části byla vypracována literární rešerše zabývající se polyhydroxyalkanoáty, bakteriálním biofilmem a jejich vzájemným vztahem. Práce byla zaměřena na rozdíly v produkcí PHA planktonickými a biofilmovými buňkami. Za účelem studie byly použity bakteriální kmeny Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari, které byly kultivovány s využitím CDC biofilmového reaktoru. Pozornost byla věnována kvantitě a zejména formě, v jaké se PHA vyskytují v planktonických a biofilmových buňkách. Výsledky Ramanovy spektroskopie ukázaly, že PHA se v planktonických bakteriálních buňkách vyskytuje výhradně v nativní amorfní formě. Naproti tomu v biofilmu PHA existuje také v částečně krystalické formě. Dále byla testována jednak odolnost planktonických a biofilmových buněk vůči působení různých stresových faktorů, a jednak vliv osmotického stresu na produkci PHA. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny různým stresovým faktorům (vysoká teplota, nízká teplota, přítomnost detergentu a další), bylo zjištěno, že biofilmové buňky vykazují vyšší stresovou odolnost než buňky planktonické. Vystavení buněk zvýšenému osmotickému tlaku vedlo jednak ke zpomalení buněčného růstu a rozmnožování, ale také k poklesu produkce PHA. Planktonické buňky navíc reagovaly na vnější stimuly značně citlivěji než buňky biofilmové.
|
|
|
Modification of polyurethane by biodegradable poly(hydroxybutyrate)
Kupka, Vojtěch ; Žídek, Jan (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
The aim of the presented bachelor thesis was the synthesis of elastomeric polyurethane filled by biodegradable polyhydroxybutyrate. The morphology of samples was analyzed by scanning electron microscopy and mechanical properties were tested by tensile measurement. Moreover, the work deals with prediction of mechanical properties based on rubber elasticity theory. It was found that prepared specimens have a character of particle – reinforced composite materials. Corresponding to divination, the biodegradable filler content enhancement in polyurethane matrix leaded to an increase of the elastic modulus. Prediction of stress-strain curves, which was done by SEC.exe software, showed for real behavior of stress-strain curve having unreal values of network density of polymer chains. While real values of chains network density were used in simulation, stress-strain data were higher than the measured ones.
|
host ::
RSS.