|
|
Electrospinning of Modified Biopolymers for Medical Applications
Pavliňáková, Veronika ; Martinová,, Lenka (referee) ; Zajíčková, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předkládaná disertační práce se zabývá přípravou a charakterizací nových biokompatibilních nanovláken s potenciální aplikací v medicíně. V této práci byl výběr jednotlivých složek pro přípravu nanovlákenného materiálu zvolen tak, aby vyhovoval nárokům tkáňového inženýrství. Literární rešerše shrnuje poznatky o elektrostatickém zvlákňování a o jeho parametrech. Dále se věnuje možnostem elektrostatického zvlákňování proteinů kolagenu a želatiny a jejich směsmi se syntetickými polymery a biopolymery a anorganickými plnivy. Teoretická část řeší také různé postupy síťování nanovláken vedoucí ke zlepšení jejich hydrolytické stability a mechanických vlastností. Poslední část je zaměřena na anorganické nanotrubky halloysitu (HNT), které získaly svou pozornost díky svým vynikajícím fyzikálním a biologickým vlastnostem. V experimentální části byly zpracovány dvě případové studie, z nichž každá se zabývá přípravou nanovlákenných biomateriálů s potenciální aplikací v medicíně. První studie je zaměřena na přípravu a charakterizaci nových hydrolyticky stabilních antibakteriálních želatinových nanovláken modifikovaných pomocí oxidované celulózy. Unikátní inhibiční účinky nanovláken byly testovány na kmenu bakterie Escherichia coli pomocí metody chemické bioluminiscence. Kultivované buňky lidského papilárního adenokacinomu plic prokázaly dobrou adhezi a proliferaci k povrchu nanovláken. Druhá část popisuje vliv zdroje a množství anorganických halloysitových nanotrubek na strukturu a vlastnosti amfifilních nanovláken ze směsi želatiny a syntetického polykaprolaktonu. Přídavek HNT zlepšil tepelnou stabilitu, mechanické vlastnosti (jak tuhost, tak prodloužení) a snížil krystalinitu nanovláken. HNT z různých zdrojů neměl vliv na chování buněk, ale mírně ovlivnil proliferaci a životaschopnost buněk na povrchu nanovláken.
|
|
|
Polycaprolactone, synthesis, characterization, and degradability
Boháčová, Zdeňka ; Vojtová, Lucy (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Presented diploma thesis deals with the study of ring-opening polymerization (ROP) of caprolactone catalyzed by novel organic and organometallic compounds. In the theoretical part of the thesis a summary of polymerization strategies and catalytic/initiators systems for ROP of polyesters is overviewed on the basis of reported background research. In experimental part a series of caprolactone polymerization runs with the view of polymerization conditions (solution/monomer ratio, catalyst/initiator ratio, monomer/initiator ratio and monomer concentration) at the temperature range of 25-70 °C was carried out. The experimental study was focused on catalytic precursors based on organic carbenes (tBuNCH=CHN+tBu)CH Cl- (NHC-tBu) in tetrahydrofuran solution and complex of aluminium{O,O’-[4,5-P(O)Ph2tz]-AlMe2} Ph = phenyl, tz = triazole, (OAlMe2) in chlorobenzene solution. Obtained polymers were precisely characterized by means of 1H NMR spectroscopy (Bruker Avance), Differential scanning calorimetry (TA Instruments Q 2000) and Gel permeation chromatography (Agilent Technologies 1100 series) methods. The microbial degradability of synthesized polymer sample having Mn = 12 kg/mol, Mw/Mn = 2.5 and crystallinity degree of 53 % was examined. The polymer in the form of melt-pressed films and powder form was bacterially aged in Bacillus subtilis (BS) strain inoculated mineral and nutrient media for 42 days. Scanning electron microscopy (SEM) and Confocal laser scanning microscopy (CLSM) confirmed the crack development on the surface of films as the consequence of microbial attack in comparison with unchanged control samples. Moreover, the pink coloration of polymer suspension was observed as the consequence of bacterial activity.
|
|
|
Novel "green" catalysts for controlled ring-opening polymerization of lactide
Surman, František ; Vojtová, Lucy (referee) ; Hermanová, Soňa (advisor)
Syntéza polylaktidu (PLA) polymerací za otevření kruhu cyklického monomeru (ROP) může být uskutečněna různými způsoby. Literatura uvádí více než 100 katalytických systémů, jejichž pomocí lze polylaktid a jiné biodegradabilní alifatické polyestery získat. Například organokovové katalyzátory na bázi Sn, Zn, Al atd. se po splnění své polymerační funkce stávají kontaminanty a pro humánní implantáty je použití takového materiálu diskutabilní. V současné době jsou v centru výzkumné pozornosti nové N-heterocyklické karbenové katalyzátory. Tyto „metal-free“ katalytické struktury jsou schopné reprodukovatelně řídit syntézu polymerů předem definované molekulové hmotnosti s definovanými koncovými skupinami a nízkou polydisperzitou, která je charakteristická pro živý průběh polymerace. Nabízí se možnost syntézy blokových kopolymerů a různorodých makromolekulárních architektur. Předložená diplomová práce se zabývá studiem polymerace cyklického monomeru D,L-laktidu katalyzované N-heterocyklickým karbenem. Polymerace byly vedeny v přítomnosti benzylalkoholu jako iniciátoru v roztoku THF. Byl sledován vliv složení reakčního systému monomer – iniciátor – katalyzátor. Dále byly připraveny polymery opticky čistého L-laktidu s makroiniciátory PEG s Mn = 1000 a 2000 g/mol. Střední číselná molekulová hmotnost (Mn) a polydisperzita (PDI) byly stanoveny pomocí GPC. Definovatelnost koncových skupin vybraných polymerů byla prokázána pomocí 1H NMR.
|
|
|
Determination of collagen degradation degree using spectroscopy
Fišerová, Kateřina ; Márová, Ivana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá charakterizací vlastností kolagenu po působení různých fyzikálních a chemických podmínek. Jejím cílem je popsat změny struktury kolagenu způsobené jeho modifikací, zhodnotit dopad těchto změn na další použití kolagenu a výběr vhodné metody pro determinaci vlastností kolagenu. V literární rešerši je popsána chemická struktura kolagenu, jeho využití jako biomateriálu, stabilita kolagenu a způsoby určení stupně porušení nativní kolagenní struktury. V experimentální části jsou vodné roztoky hovězího kolagenu typu I modifikovány působením různých podmínek - různé intenzity a délky dezintegrace (1 minuta při 6 000 otáčkám až 5 minut při 14 000 otáčkách), různé teploty přípravy (4 °C, pokojová teplota a 30 °C), různou dobou přípravy (1 až 5 dní), působením světla (1 až 14 dní) a úpravou pH (4 až 8). Za účelem popsání struktury kolagenu a změn, k nimž došlo během modifikace kolagenních vzorků působením různých podmínek jsou kolagenní roztoky analyzovány UV VIS spektrometrií a infračervenou spektrometrií. UV-VIS spektrometrií byly analyzovány barevné produkty reakce volných aminoskupin přítomných v kolagenu s vhodným činidlem. Jako činidlo byl použit vodný roztok kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové a roztok ninhydrinu v alkoholu. V případě FT-IR spektrometrie byly kolagenní vzorky analyzovány buď v podobě KBr tablet nebo pomocí ATR techniky v podobě filmů. Pro vyhodnocení změn ve struktuře kolagenu byla využita dekonvulace amidu I, jednoho z charakteristických pásů v infračerveném spektru kolagenu, který leží v oblasti 1590 - 1720 cm-1. Na základě snímků pořízených pomocí SEM byla porovnána morfologie kolagenních vzorků. V souladu s teoretickými předpoklady bylo zjištěno, že k nejvýraznějšímu porušení kolagenní struktury dochází při dlouhodobém stání kolagenního roztoku na světle. Podstatné změny způsobuje i zvýšení teploty a téměř žádný vliv na strukturu kolagenu nemá intenzita dezintegrace kolagenního roztoku. V případě zvýšení pH, byly vzorky do pH 5 stabilní a homogenní, ale poté docházelo k oddělení kolagenní fáze a srážení kolagenu, což ovlivnilo a zkreslilo UV-VIS analýzu. Nejlepších vlastností dosahují vzorky zamražené čerstvě po přípravě, dezintegrované 4 minuty při 14 000 otáčkách při 30 °C a beze změny pH. Na základě výsledků analýz se jako vhodné metody pro stanovení stupně porušení kolagenní struktury ukázala UV VIS spektrometrie s využitím kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové v kombinaci s infračervenou spektrometrií kolageních filmů.
|
|
|
Biodegradable polyurethanes based on poly(ethylene glycol)
Kupka, Vojtěch ; Žídek, Jan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Predložená diplomová práce se zabývá syntézou biodegradabilních polyuretanu (bio-PU) na bázi polyethylenglykolu (PEG-u) a polykaprolaktonu (PCL) pro využití k medicínským úcelum. Cílem práce bylo vyvinout metodiku prípravy elastomerního polyuretanu, ze kterého by se dal v budoucnu pripravit skafold (nosic bunek) použitelný v tkánovém inženýrství pro humánní regenerativní medicínu. Teoretická cást práce shrnuje informace o materiálech využitelných pro zamýšlenou aplikaci. Zahrnuty jsou také techniky prípravy skafoldu, jejich biokompatibilita a charakterizace vlastností výsledného materiálu. Praktická cást je pak zamerena na navržení vhodné metodiky pro prípravu funkcních vzorku obsahujících PEG, PCL, hexamethylen-diisokyanát (HMDI) a ethylhexanoát cínatý jako katalyzátor. U pripravených vzorku byl zjištován vliv jejich složení (predevším ruzný obsah a molekulová hmotnost PEG-u) na botnání a hydrolytickou stabilitu spolecne s testováním mechanických vlastností, sledováním kinetiky sítování a stanovením stupne konverze. Morfologie vzorku byla sledována pomocí optické mikroskopie, chemické složení bylo potvrzeno infracervenou spektroskopií a tepelné vlastnosti byly urceny diferencní kompenzacní kalorimetrií. Vývoj v metodice prípravy ukázal, že je nezbytné odstranit pred syntézou z výchozích látek veškeré necistoty, predevším vodu a kyslík, jinak vznikaly nedokonale zreagované vzorky s velkým obsahem póru ruzných velikostí. Syntéza všech vzorku probíhala pod dusíkovou atmosférou ve dvou krocích, kdy v prvním se pouze homogenizovaly oba polyoly (PEG i PCL) na vakuové lince pri 130 °C a ve druhém pak vznikaly výsledné bio-PU za pridání HMDI pri 65 °C v inertní atmosfére manipulacního boxu. Vzorky pak byly dopolymerovány ve forme pri 65 °C pod dobu 48 hodin v sušárne. Ruzné fyzikální podmínky metodiky vedly k príprave jak nepruhledných bílých filmu, tak i vzorku s viditelnou separací fází až po flexibilní transparentní filmy. Pozorování optickým mikroskopem vzorku s fázovou separací prokázalo prítomnost sférolitické struktury krystalické fáze PCL v amorfní fázi matrice PEG-u. Sledování kinetiky sítování pomocí soxhletovy extrakce potvrdilo maximální konverzi polymerace (96 %) již za 4 h dopolymerování v sušárne. Testování zkouškou v tahu ukázalo, že výrazný vliv na pevnost v tahu má isokyanátový index (pomer NCO/OH skupin). Molekulová hmotnost PEG-u ovlivnovala pevnost v tahu jen u vzorku zcela zesítovaných. Merení botnání vzorku ve vode prokázalo, že s rustem molekulové hmotnosti PEG-u roste i obsah vody (od cca 28 až po 58 hm.%) ve vzorcích. Také degradace filmu ve vode pri 37 °C probíhala dle predpokladu rychleji u vzorku s vyšší molekulovou hmotností PEG-u. V predložené diplomové práci bylo potvrzeno, že množstvím a molekulovou hmotností polyethylenglykolu je možné rídit hydrolytickou stabilitu výsledných biodegradabilních polyuretanových elastomeru.
|
|
|
Poly(3-hydroxybutyrate) based materials for 3D printing in medical applications
Krobot, Štěpán ; Vojtová, Lucy (referee) ; Přikryl, Radek (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou a testováním 3D tištěných skafoldů pro kostní tkáňové inženýrství. Cílem práce je laboratorní příprava polymerních směsí na bázi poly(3-hydroxybutyrátu), polymléčné kyseliny a polykaprolaktonu a jejich zpracování do podoby 3D tiskových strun. Byly připraveny tři polymerní směsi, které byly zpracovány do podoby 3D tiskových strun. Pro vyhodnocení termických vlastností byla provedena diferenciální skenovací kalorimetrie, následně teplotní věžový test a test „warpingu“ pro stanovení zpracovatelských podmínek při 3D tisku. Nejnižší naměřený „warping“ koeficient byl 1,26 u směsi poly(3-hydroxybutyrátu) s polykaprolaktonem a změkčovadlem. Ke studiu mechanických vlastností materiálů byla použita tahová zkouška, tříbodová ohybová zkouška a tlaková zkouška. Skafoldy s různými povrchy pro kostní tkáňové inženýrství byly 3D tisknuty z připravených strun s cílem určit nejoptimálnější povrch pro proliferaci buněk. Pro stanovení povrchových vlastností a jejich vlivu na adhezi buněk bylo provedeno měření optického kontaktního úhlu s využitím metody OWRK pro výpočet povrchové energie. 3D vytištěné povrchy byly také podrobeny analýze drsnosti pomocí konfokálního mikroskopu, aby byla určena jejich drsnost a její vliv na kontaktní úhel s vodou a růst buněk. Nakonec v poslední části byly ve spolupráci s Ústavem experimentální medicíny AV ČR provedeny in vitro testy na skafoldech s cílem zjistit, zda jsou připravené materiály necytotoxické, a jak povrch skafoldu ovlivňuje růst a proliferaci buněk. Bylo zjištěno, že dva ze tří materiálů nejsou cytotoxické (obě směsi poly(3-hydroxybutyrátu) s polykaprolaktonem) a že jejich mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s lidskou trabekulární kostí. Nejoptimálnějším povrchem pro růst buněk je pravděpodobně mřížka o průměru 50 m s drsností podél perimetru 1,9 m, což odpovídá kontaktnímu úhlu s vodou 74,1°.
|
|
|
Collagen cross-linking using oxidized cellulose
Filka, Pavel ; Márová, Ivana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce v teoretické části shrnuje základní fakta o kolagenu, bílkovině, která je nejrozšířenější v lidském organismu a oxidované celulóze používané v medicíně po několik desetiletí. Hlavním tématem této časti je síťování kolagenu, které je důležitým faktorem pro stabilizaci kolagenu podporující odolnost proti jeho degradaci. Jako síťující činidlo lze použít právě oxidovanou celulózu, která má kromě hemostatického účinku i funkční karboxylové skupiny vhodné k síťování proteinů. Praktická část práce byla zaměřena na sledování vzájemného chování směsí roztoků oxidované celulózy a kolagenu. Filmy či pěnové lyofilizáty připravené z těchto polymerních směsí by mohly sloužit jako účinná hemostatika nebo jako antibakteriální krytí ran podporující hojení. Byla zvolena řada hmotnostních poměrů mezi kolagenem a oxidovanou celulózou (9:1, 3:1, 5:3, 1:1, 1:2, 1:3, 1:9) se zachováním konstantního množství kolagenu, ale se vzrůstajícím množstvím celulózy. Jejich schopnost chemicky se vázat a umožnit tak vznik amidových vazeb mezi volnými aminovými skupinami kolagenu a karboxylovými skupinami oxidované celulózy byla sledována pomocí dvou UV-VIS spektroskopických metod, které využívají barevné reakce chemického činidla (ninhydrinu či 2,4,6 trinitrobenzensulfonové kyseliny) se zbylými volnými aminovými skupinami kolagenu. Karboxylové skupiny oxidované celulózy byly navíc aktivovány jak v polymerním roztoku tak i ve formě filmu směsí činidel 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu a N hydroxysukcinimidu (EDC/NHS). Pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FT-IR) byly vyšetřeny změny vzorků na úrovni sekundární struktury kolagenu. Stabilita připravených směsí byla sledována ve formě filmu pomoci hydrolytické degradace při 37 °C. Morfologické změny na dvou typech lyofilizovaných vzorků, vymražených rychle při 196 °C nebo pomaleji při -30 °C, byly sledovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Při přípravě polymerních směsí se obě složky (kolagen i celulóza) se vzrůstajícím obsahem celulózy srážely až do poměru 1:1. UV-VIS analýzy potvrdily pokles volných –NH2 skupin poukazující na síťování kolagenu s celulózou shodně s nárůstem odolnosti vůči hydrolytické degradaci získané z měření úbytků hmotností připravených filmů. Od poměru 1:2 se složky již nesrážely, polymerní roztok byl homogenní, ale z důvodu nárůstu počtu volných aminových skupin od tohoto poměru výše lze usoudit, že celulóza fungovala v malém obsahu pouze jako fyzikální síťovalo a po dosažení rovnovážného stavu s kolagenem funguje spíše jako rozpouštědlo. Tímto způsobem zřejmě mohlo dojít ke změnám kolagenu až na úrovni sekundární struktury zaznamenané pomocí FT-IR. Aktivace karboxylových skupin celulózy činidly EDC/NHS nebyla prokázána. Poměry složek ovlivnily i porozitu a velikosti pórů připravených lyofilizátů určených pomocí SEM. Do poměru 1:1 byla porozita skafoldů vymražených kapalným dusíkem mezi 46 – 60 %, po dalším přidání celulózy stoupla až na 81 % (u poměru 1:9). Průměrná velikost pórů samotného kolagenu byla velice malá (14 ± 5 m), oproti oxidované celulóze (79 ± 24 m), proto přídavek celulózy vždy zvýšil velikost pórů na cca 55 m s výjimkou poměru 1:9, mající vysokou průměrnou velikost pórů (186 ± 76 m) a velmi pravidelnou strukturu připomínající včelí plást, kterou má i samotná celulóza.
|
|
|
Effect of body fluids on setting, structure and mechanical properties of phosphate bone cements
Bednaříková, Vendula ; Michlovská, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací vzorků z kompozitního kostního cementu na bázi fosforečnanu vápenatého (CPC). V teoretické části jsou popsány vlastnosti a struktura fosforečnanů vápenatých, včetně jejich interakce s tělním prostředím. Experimentální část nejdříve popisuje stanovení optimální techniky přípravy vzorků pomocí experimentů prováděných v ultračisté vodě. Optimální technika pro vytvrzování zahrnuje použití formy z paměťové pěny, ukončení vytvrzovacích reakcí pomocí absolutního chladného etanolu a sušení vzorků ve vakuové sušárně. Následně je v práci popsána příprava vzorků a proces vytvrzování CPC jak v přirozeném (prasečí krev), tak v prostředí simulovaných tělních tekutin (fyziologický roztok, Hankův a Ringerův roztok). Byla provedena morfologická studie pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) pro vzorky vytvrzené 1 den, 1 týden, 2 týdny a 1 měsíc kvůli očekávané významné změně v jejich krystalické struktuře, která byla taktéž zkoumána pomocí rentgenové difrakce (XRD), stanovující přeměnu -fosforečnanu vápenatého na kalcium deficitní hydroxyapatit (CDHA). Porozita vzorků byla zkoumána rentgenovou mikrotomografií (-CT) a vzorky vytvrzené v krvi vykazovaly mírně vyšší porozitu. Mechanické vlastnosti CPC vzorků byly zkoumány pomocí mechanických kompresních testů. Výsledky testů ukázaly stabilní pevnost cementových vzorků vytvrzených ve fyziologickém roztoku už po jednom dni vytvrzování, zatímco vzorky vytvrzené v krvi vykazovaly nárůst pevností dokonce i po jednom měsíci vytvrzování. Naopak pevnost vzorků vytvrzených jak v Hankově, tak v Ringerově roztoku rychle klesla po 2 týdnech vytvrzování pravděpodobně důsledkem mírně kyselého pH vytvrzovacích roztoků, které urychluje rozpad CPC vzorků. Výsledky práce ukazují významný vliv vytvrzovacích prostředí na vlastnosti CPC kostních cementů. Vzorky vytvrzené v krvi oproti vzorkům vytvrzených v umělé tělní plazmě vykázaly lepší vlastnosti, protože krev imituje in vivo podmínky.
|
|
|
Crosslinking of polysaccharide microfibers
Svidroňová, Barbora ; Abdellatif, Abdelmohsan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Všeobecne, cieľom tejto diplomovej práce bola príprava a charakterizácia sieťovaných hyaluronových mikrovláken, ktoré by boli stabilné vo vodnom prostredí s vhodnými mechanickými vlastnosťami. Vlákna pripravené technikou zvlákňovania z roztoku boli sieťované pomocou roztoku so sieťovacím činidlom 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimidom alebo roztoku s dvoma sieťovacími činidlami 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimidom a N-hydroxysuccinimidom, vedúcim k amidácii a tvorbe esterových väzieb. Charakterizácia pripravených vzoriek je hlavným cieľom experimentálnej časti práce. Charakteristiky botnání boli vykonané na určenie stability vláken v troch rôznych roztokoch (s pH 7.4, 3 a 11). Na určenie termickej stability bola využitá termogravimetrická analýza a na stanovenie esterifikácie a amidácie bola použitá infračervená spektroskopia s Fourierovou transformáciou. Mechanické vlastnosti vláken boli študované pomocou testovania závislosti stress-strain. Ďalej boli testované reologické vlastnosti ako aj mikroštruktúra a povrch vláken pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu. Vlákna pred chemickým sieťovaním vykazovali nižšiu stabilitu vo všetkých troch roztokoch, termálna stabilita bola taktiež nižšia ako stabilita zosieťovaných vláken. Pre vlákna chemicky nemodifikované so sieťujúcim činidlom, sa objavil iba jeden typ píku pre esterifikáciu. Infračervené spektrum chemicky zosieťovaných vláken ukázalo prítomnosť dvoch píkov pre esterifikáciu, čo je prejavom efektivity sieťovacieho činidla. Amidácia bola tiež výraznejšia pri zosieťovaných vláknach, špeciálne pre vlákna sieťované dlhú dobu a v roztoku s vyššou koncentráciou sieťujúceho činidla. Kvôli nerovnomerným vláknam, mechanické vlastnosti nevykazovali žiadnu závislosť na sieťovaní. Štúdium reológie ukázalo, že viskozita vlákna rozpusteného vo vode je menej závislá na šmykovej rýchlosti ako prášok hyaluronanu sodného rozpusteného vo vode. Napriek mnohým rôznym metódam charakterizácie vláken, ktoré boli použité v tejto práci, je stále veľa možností pre lepšiu charakterizáciu a bližšie pochopenie tohto biopolymérneho materiálu.
|
|
|
Novel organic materials for bioelectronic applications
Tumová, Šárka ; Vojtová, Lucy (referee) ; Humpolíček,, Petr (referee) ; Weiter, Martin (advisor)
Tato práce je zaměřena na materiálový výzkum v oblasti organické bioelektroniky. Jejím cílem je charakterizovat a optimalizovat nové materiály pro budoucí generaci bioelektronických tranzistorových zařízení. Tato zařízení jsou v práci nejdříve představena. Následně jsou uvedeny nejvyužívanější materiály používané jako jejich aktivní vrstva a výzvy, které s sebou přinášejí a které tato práce řeší. Pozornost je věnována zejména polymeru PEDOT:PSS, který patří mezi nejstudovanější a nejpoužívanější materiály pro bioelektroniku. Přes všechny výhodné vlastnosti ale tento materiál vykazuje nedostatečnou slučitelnost s živým organismem. Tato práce diskutuje možnosti, jak tento problém překonat a shrnuje přístupy, které již byly k tomuto účelu využity. V experimentální části jsou pak navrženy a realizovány konkrétní úpravy materiálu PEDOT:PSS, jejichž cílem je poskytnout nový materiál vhodný pro využití v bioelektronice, představující zdokonalenou náhradu polymeru PEDOT:PSS, zejména s ohledem na slučitelnost s živým organismem. Nejdříve je ukázána úprava povrchu materiálu PEDOT:PSS peptidem RGD s cílem optimalizovat interakce materiálu s buňkami. Peptid je na povrch polymeru vázán za využití fotochemického přístupu pomocí molekuly sulfo-SANPAH. Úspěšnost této povrchové úpravy byla studována několika metodami a její vliv na slučitelnost materiálu s živými organismy byl zjišťován MTT testem. Dále se experimentální část zabývá charakterizací a optimalizací vlastností materiálu PEDOT:DBSA. Pro zvýšení dlouhodobé stability tohoto materiálu bylo studováno jeho síťování za využití síťovadel GOPS a DVS. Proces zahrnující molekulu GOPS byl následně detailněji studován, bylo zjišťováno optimální množství tohoto dopantu pro získání stabilní tenké vrstvy, jeho dopad na elektrické vlastnosti polymeru PEDOT:DBSA, vliv teploty na aktivitu dopantu a mechanismus síťování. Elektrické vlastnosti tenkých vrstev studovaných materiálů byly následně upraveny ošetřením kyselinou sírovou. Dlouhodobá stabilita takto připravených vrstev ve vodném prostředí byla zkoumána delaminančním testem, jejich slučitelnost s živým organismem MTT testem a elektrické vlastnosti čtyřbodovou sondou. Studované materiály byly následně aplikovány jako aktivní materiál modelových tranzistorů a jejich chování bylo pozorováno s cílem zjistit potenciál připravených PEDOT:DBSA vrstev pro bioelektroniku. Poslední kapitola experimentální práce je věnována přípravě vodivého PEDOT:PSS hydrogelu za využití molekuly DBSA. Cílem této studie bylo připravit stabilní hydrogelové struktury umožňující snadnou manipulaci, a navrhnout platformu pro jejich spolehlivou elektrickou charakterizaci. Za využití reologických měření byla zjišťována optimální koncentrace DBSA dopantu vedoucí k požadované struktuře a závislost mechanických vlastností hydrogelu na jeho složení. Poté probíhala optimalizace platformy pro elektrická měření. Byla studována vhodnost interdigitovaného elektrodového systému a optimální materiál elektrod. Platforma byla upravena tak, aby se zamezilo vysychání hydrogelu v průběhu jeho charakterizace a bylo dosaženo rovnováhy systému. Vhodnost navržené platformy byla testována dlouhodobým měřením volt-ampérových charakteristik studovaného hydrogelu.
|
guest ::
RSS feed.