|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (referee) ; Bakoš, Dušan (referee) ; Palou, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývala syntézou a studiem kompozitních materiálů pro potenciální lékařské využití. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, zejména na kompozity složené z polyvinylalkoholu a hydroxyapatitu(PVA/HA). Byly připraveny kompozitní membrány složené z polyvinylalkoholu s různým hmotnostním zastoupením hydroxyapatitu - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% a 50%. Hydroxyapatit (HA) byl připraven srážecí metodou z hydrogenfosforečnanu amonného a tetrahydrátu dusičnanu vápenatého ve vodném alkalickém prostředí. Vzniklá suspenze se smísila s roztokem polyvinylalkoholu, který byl připraven rozpuštěním ve vodě o teplotě 85° C. Jednotlivé směsi byly odlity do formy a sušeny po dobu 7 dní při teplotě 30 ° C, vzniklé 0,5 mm tenké membrány byly analyzovány ATR-FTIR spektroskopií k identifikaci funkčních skupin v kompozitu, dále byla provedena XRD analýza. Zkouška tahem a TGA měření byly realizovány k určení vlivu HA na mechanické vlastnosti, respektive změnu tepelné odolnosti kompozitů ve srovnání s čistým PVA. Byla provedena zkouška bioaktivity v simulovaném krevním roztoku (SBF) po dobu 2h, 7 a 28 dnů. SEM byla použita k charakterizaci povrchové mikrostruktury biocompositních membrán před a po ponoření do SBF. Na povrchu testovaných membrán vznikla vrstva apatitu, která je charakteristická pro bioaktivní materiály. Bylo zjištěno, že s rostoucím množstvím HA částic docházelo ke vzniku aglomerátů v kompozitu, které vznikly mimo jiné jako důsledek růstu krystalů HA během sušení membrán. Bioaktivita rostla s delším působením SBF na vzorky.
|
|
|
Study of preparation and properties of Ca-phosphates/ZrO2 biocomposites
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
The thesis was focused on preparation of bioceramic composite materials containing Ca-phosphates and zirconia fibers using electrophoretic deposition. A series of experiments were aimed at determining the appropriate composition of the suspensions. High-energy milling was used for preparing deposits with good physical and mechanical properties using EPD. The influence of milling time, the amount of monochloroacetic acid in isopropanol slurry indifferent electrolyte LiCl and ZrO2 were evaluated on the course deposition and the resulting properties of the deposits. Influence of sintering temperature, the milling time and the fiber content of ZrO2 on the chemical and structural composition was determined by X-ray analysis, measurement of density and structural analysis using a scanning electron microscope. Mechanical and bioactive properties of sintered deposits were determined depending on the milling time and content of ZrO2 fibers.
|
|
|
Synthesis of bioceramic materials based on hydroxyapatite
Kočicová, Pavla ; Králová, Marcela (referee) ; Částková, Klára (advisor)
The thesis deals with the precipitation synthesis of nanoparticle hydroxyapatite with goal to study the influence of reaction conditions on the morphology of the particles. The theoretical part is focused on biomaterials, bioceramics and phosphates characterization. Further the work is focused on hydroxyapatite, its characteristics and possible synthesis in particular. The synthesis of hydroxyapatite precipitation is described in the experimental part. Syntheses were performed at a reaction temperature of 0-80 °C at pH = 8-11, at the aging time of 0-24 h, in the presence of surfactant and the chelating agent and with the post-precipitation hydrothermal or ultrasonic treatment. For characterization of the prepared powders, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), laser diffraction (LD) and the analysis of the specific surface area (BET) were used. Pure hydroxyapatite powders or a mixture of hydroxyapatite and tricalcium phosphate were prepared by precipitation syntheses. HA particle morphology was strongly affected by the reaction temperature – with increasing temperature the larger particles with a clearer morphology were formed, mostly in the rod shape. Postprecipitation hydrothermal treatment had a significant influence on the morphology of HA particles – it caused the formation of spherical or slightly elongated particles. The reaction medium of water/ethanol significantly affected the particle morphology – it inhibited the particle growth.
|
|
|
3d shaping of UV curable ceramic feedstock
Mišák, Jiří ; Salamon, David (referee) ; Graule, Thomas (advisor)
Diplomová práce je zaměřena na přípravu koloidních suspenzí, vytvrditelných UV zářením, jenž jsou určeny k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur. Rovněž jsou v práci představeny techniky následného tvarování vytisknutých a vytvrzených struktur. Z hydroxyapatitu ve formě prášku a komponent, vytvrditelných UV zářením, byly vytvořeny pasty, určené k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur a multivrstev. U takto vytisknutých a vytvrzených struktur bylo navíc dosaženo zlepšení kvality povrchu a soudržnosti vláken. Pro výrobu past, určených k 3D tisku, s vhodnými reologickými vlastnostmi je nezbytné důkladné pochopení interakcí mezi částicemi, surfaktantem a monomerní/oligomerní směsí. Za použití lineárních a zesíťujících oligomerů jako disperzního média vznikají po tisku a UV vytvrzení velmi flexibilní vláknové mřížky, které lze dále tvarovat a takto vytvářet rozmanité struktury. Tyto struktury jsou následně slinuty, bez významných vad na povrchu či delaminace vrstev, za vzniku složitých keramických těles. Vysoké kvality povrchu je dosaženo UV vytvrzením vytisknutých struktur v argonové atmosféře, která brání kyslíkové inhibici radikálů v blízkosti povrchu vláken. Výhody kombinace 3D tisku s UV vytvrzováním jsou demonstrovány v této práci za užití dvouvrstvých flexibilních struktur, určených k následným metodám 3D tvarování. Takto vytvořených složitých 3D struktur je jen velmi obtížné, ne-li nemožné, dosáhnout pouze užitím přímého 3D tisku. Na základě této práce může být v budoucnu odvozena univerzální teorie k přípravě past, určených k 3D tisku komplexních keramických struktur pro různé aplikace.
|
|
|
Rheological properties of biodegradable thermosensitive copolymers
Chamradová, Ivana ; Poláček, Petr (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Hlavním cílem předložené diplomové práce byla příprava, charakterizace a reologická studie "inteligentních" injektovatelných hydrogelů, které jsou biodegradovatelné, biokompatibilní a s řízenou životností sestávajících se z hydrofilního polyethylenglykolu (PEG) a hydrofobního kopolymeru kyseliny polymléčné a polyglykolové (PLA/PGA). Výsledný termosenzitivní PLGA–PEG–PLGA kopolymer, který geluje při teplotě lidského těla, byl dále funkcionalizován anhydridem kyseliny itakonové získané z obnovitelných zdrojů, přinášející jak reaktivní dvojné vazby tak i funkční –COOH skupiny na konce kopolymeru. Navíc byl PLGA–PEG–PLGA kopolymer modifikován bioaktivním anorganickým hydroxyapatitem pro použití jako injektovatelné kostní adhezivum. Oba modifikované kopolymery jak ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA tak i PLGA–PEG–PLGA/HAp ovlivňují reologické vlastnosti původního PLGA—PEG—PLGA kopolymeru rozhodující o tom, zda by mohly být nové polymerní materiály vhodné jako injektovatelné nosiče léčiv nebo kostní lepidla v lékařských aplikacích. Experimentální část této práce je zaměřena především na charakterizaci viskoelastických vlastností jak nemodifikovaného PLGA—PEG—PLGA kopolymeru tak i s přidáním ITA nebo HAp metodou obrácených testovacích vialek (TTIM) a dynamickou reologickou analýzou. Výhodou TTIM je vizualizace přechodu sol-gel, určení kritické gelační teploty a kritické gelační koncentrace. Reologická měření poskytují informace o viskozitě a vizkoelasticitě gelu změnou elastického (G´) a ztrátového (G´´) modulu. Připravené kopolymery byly také charakterizovány 1H NMR a GPC. Povrch a velikost částic HAp byl popsán pomocí SEM a laserového analyzátoru částic. Původní PLGA—PEG—PLGA kopolymer i kopolymer modifikovaný ITA a HAp vykazovaly sol-gel přechod vyvolaný zvýšením teploty. Reologické vlastnosti kopolymerů v koncentračním rozmezí 6 až 24 hm. % ve vodě byly studovány buď TTIM nebo užitím reometru a získané výsledky spolu velmi dobře korespondovaly. Reologické vyhodnocení prokázalo dvě „překřížení“, kde G´ =G´´. První překřížení velmi dobře korespondovalo s prvním sol-gel přechodem nalezeným prostřednictvím TTIM. Maximální hodnota G´ odpovídající nejvyšší tuhosti polymerního gelu byla situována v bílém gelu. Druhý fázový přechod představuje přechod mezi gelem a suspenzí, kdy je bílý polymer oddělen od vody. Tuhost gelu roste s rostoucí koncentrací polymeru ve vodě. Pro srovnání, kopolymer modifikován jak ITA, tak i přidáním HAp (0, 10, 20, 30, 40, 50 hm %) vykázal zvýšení tuhosti gelu oproti původnímu kopolymeru PLGA–PEG–PLGA a přiblížení teploty maximální hodnoty G´ tělesné teplotě (37 °C). Bylo prokázáno, že jak ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA kopolymer tak i PLGA—PEG—PLGA/HAp kompozit jsou vhodnými kandidáty na injekovatelné systémy pro řízené uvolňování léčiv či kostní adhezivum pro ortopedii nebo zubní aplikace.
|
|
|
Rheology of collagen hydrogels and its nanocomposites
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
This bachelor thesis deals with the phenomenological description of the rheological behavior of pure collagen I and its nanocomposites with addition of hydroxyapatite in four concentrations. Measurements were performed on a rheometer in the configuration cone – plate for a range of shear rates from 0 s-1 to 100 s-1 under defined conditions. At 4 °C, the collagen in samples of a specific composition remains dissolved; collagen retains his native character and the precursors of hydrogel are in the liquid state. By heating the aqueous solution of collagen with neutral pH leeds to spontaneous crosslinking process into fibrillar structure. At 37 °C, fibrils grow into the gel structure, however, the rate of its formation is dependent on the amount of collagen fibers. The measured data are processed in the form of flow and viscosity curves, from which the rheological behavior of the sample or structural and transformational changes in response to mechanical stress and temperature changes are evaluated and compared. This knowledge can be used to manipulate with hydrogels. Generally, it can help as a basis for further development of collagen, its interaction with HAP and factors influencing their stability or effectiveness.
|
|
|
Stress-strain analysis of skull implant
Hřičiště, Michal ; Borák, Libor (referee) ; Marcián, Petr (advisor)
Lebeční implantáty se používají jako náhrady částí lebečních kosti, které v důsledku zranění nebo nemoci ztratili svou funkci. Důležitým faktorem, který ovlivňuje funkci celé soustavy implantátu, jsou jeho mechanické projevy. Tato práce stručně shrnuje současné znalosti v oblasti rekonstrukce lebečních defektů a popisuje srovnání různých tvarů stěn implantátu vytvořených z různých materiálů, na základě deformační napěťové analýzy modelu neurocrania s umístěným implantátem, zatíženým nitrolebečním tlakem a vnějším zatížením.
|
|
|
Study of bioceramic materials on the base of calcium phosphates
Kolář, Martin ; Maca, Karel (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
The literature search on the topic of Bioceramic materials focused in layered materials based on calcium phosphates was written up. Based on knowledge obtained, experiments of preparation of calcium phosphates layered materials based on calcium phosphates by spin-coating method focused in optimalization of layer application conditions were designed and carried out. Experiments of preparation of hydroxyapatite bulk ceramics by uniaxial pressing followed by heat treatment were also performed. Prepared layered and bulk ceramics were characterized from bioactivity point of view by testing of their interaction with simulated body fluid.
|
|
|
Preparation of bioceramic materials for medical applications
Doboš, Petr ; Šoukal, František (referee) ; Palou, Martin (advisor)
The aim of this work was to prepare hydroxyapatite powder by sol-gel and precipitation method. Then, the powders were pressed and sintered at 500 °C, 800 °C and 1100 °C. These samples of HAP were analyzed by FTIR, XRD, SEM methods. The microstructure measurement by SEM indicates that the size HAP particles varies from micro to nano meter. The average size of dominant particles is determined around 5 – 8 µm with surrounding fine particles of 1 µm size. The in vitro bioactivity of HAP samples was investigated by immersing them in Simulated Blood Fluid for 4 weeks. The work reports the result of mikrostructure analysis of samples after immersion. The bioactivity was influenced by the sintering temperature. It is evident, that the layer of the new hydroxyapatite phase formed during immersion on the surface of initial HAP samples changes with temperatures.
|
|
| |
guest ::
