|
|
Analýza biodegradabilních plastů v půdách
Paluchová, Natálie ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
V současnosti stoupá zájem o využívání biodegradabilních polymerů a to bez ohledu na možné riziko vzniku reziduí. Využívané metody, které jsou schopny rezidua stanovit, zahrnují nutnost předúpravy vzorků a jsou finančně a časově náročné. Proto se tato bakalářská práce zaměřuje na vývoj a ověření analytické metody, která by byla schopna identifikovat a kvantifikovat rezidua biodegradabilních polymerů v půdách a to tak aby eliminovala problémy vznikající při předúpravě vzorku. K analýze byla proto využita termogravimetrie, která se jeví jako metoda splňující výše uvedené podmínky. Zkoumala se oblast degradace polymeru v třech typech půd při termické oxidaci, ale také vliv polymeru na půdy při analýze. Představitelem biodegradabilních polymerů byl zvolen poly(3-hydroxybutryrát) a k jeho detekci a kvantifikaci byly využity dva přístupy. Metody byly testovány pro 6 koncentrací poly(3 hydroxybutryrátu) (0,1; 0,5; 1; 2; 3; 5 %). První přístup se zaměřoval na analýzu polymeru s využitím slepého (nekontaminovaného) vzorku, který byl od kontaminovaného odečten. Pomocí této metody byl sledován teplotní interval degradace polymeru a změny hmotnostních úbytků v tomto intervalu. Druhá metoda byla zaměřena na půdní univerzální model, který umožňuje identifikovat a kvantifikovat vzorky i v případě, kdy slepý vzorek není přítomen. Slepý vzorek simuluje 19 rovnic, které umožňují identifikovat intervaly, v kterých dochází k degradaci vzorku a částečně také odhadnout, o jaký vzorek se jedná. Analýza hlavních komponent ale naznačila, že metoda je citlivá na typ půdy a metoda potřebuje další úpravy. Kvůli ověření citlivosti metody pro případ částečného nebo úplného rozložení vzorků půdními mikroorganismy byly vzorky inkubovány po dobu 4 měsíců. Poté byly porovnány koncentrace poly(3 hydroxybutryrátu) v půdě stanovené pomocí respirometrie a termogravimetrie. Výsledky naznačily, že mohlo dojít k akcelerované degradaci způsobené poly(3 hydroxybutryrátem) případně ke kontaminaci vzorku okolní atmosférou při respiraci. Výsledky ukázaly, že pomocí termogravimetrické analýzy lze stanovit biodegradabilní polymery v půdách. Metoda využívající slepý vzorek prokazuje dobré výsledky, ale je limitována požadavkem na existenci slepého vzorku. Metoda využívající půdní univerzální model (bez slepého vzorku) má do budoucna veliký potenciál, ale k jejímu plnohodnotnému uplatnění je ještě třeba provést úpravy.
|
|
|
Slévárenské formovací směsi s biopolymerními pojivy
Šindlerová, Eliška ; Janský, Vojtěch (oponent) ; Pernica, Vítězslav (vedoucí práce)
Tato práce se zaměřuje na nová řešení v oblasti slévárenských pojiv. Je v ní popsáno několik biopolymerních materiálů, které se k takovému použití hodí a za jakých podmínek, případně jak se chovala forma nebo jádra s těmito pojivy při zkouškách odlévání. Hlavním důvodem, proč se začínají opět tyto materiály objevovat v průmyslu jsou čím dál přísnější požadavky na ekologické chování průmyslových podniků a nynější velmi špatná ekologická situace. Nicméně tato inovativní řešení nemusejí být jen ve prospěch našeho životního prostředí, ale mohou přinést do výrobního procesu různá zjednodušení, zkrácení časů nutných k přípravě nebo technologických pauz a nižší náklady na vstupní materiál a následující zpracování odpadu.
|
|
|
Studium botnavosti a biologické aktivity hydrogelů huminových kyselin
Kozelková, Aneta ; Hynšt, Jaroslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem biologické aktivity huminových látek. Na základě literární rešerše byly optimalizovány metody přípravy hydrogelových aplikačních forem s obsahem huminových látek a biopolymerů s vysokou bobtnavostí a byla navržena a otestována metodika pro rychlé a experimentálně nenáročné posouzení biologické aktivity získaných materiálů v laboratorních podmínkách. Náplní experimentální části je charakterizace hydrogelových vzorků základními fyzikálně-chemickými metodami, hlavní pozornost byla věnována sorpci vody a uvolňování huminové složky. Poté byly připravené hydrogelové materiály otestovány z hlediska jejich vlivu na růst kukuřice seté v půdě. Byl také studován vliv připravených hydrogelových forem na vstřebávání minerálních živin kořeny rostlin. Motivace této práce je založena na využití těchto hydrogelových materiálů v zemědělství a současně i v ochraně životního prostředí, neboť je snahou navrátit do půdy chybějící přirozenou organickou složku v podobě materiálu s postupným uvolňováním aktivní látky a zastavit tak pozvolnou degradaci půd.
|
|
|
Crosslinking of polysaccharide microfibers
Svidroňová, Barbora ; Abdellatif, Abdelmohsan (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
The general goal of the proposed diploma work was preparation and characterization of crosslinked hyaluronan microfibres, which would be stable in aqueous environment with proper mechanical properties. The fibres prepared by the wet spinning technique, were crosslinked with solution containing crosslinking reagent 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide or two crosslinking reagents, 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and N-hydroxysuccinimide, leading to amidation and formation of ester bonds. Characterization of prepared samples is the main goal of experimental part of the thesis. The swelling characteristics were carried out to determine the stability of fibres in three different solutions (with pH 7.4, 3 and 11). For determination of thermal stability was used thermogravimetrical analysis, and for determination of esterification and amidation was used infrared spectroscopy with Fourier transformation. Mechanical properties of fibres were studied by stress-strain tester. Additionally, the rheological properties were investigated, as well as the microstructure and surface of fibres by scanning electron microscopy. The fibres before chemical crosslinking had lower stability in all three types of solutions; the thermal stability was also lower, than the stability of crosslinked fibres. For not chemically modified fibres with crosslinking reagent, only one type of peak for esterification occurred. The infrared spectra of chemically crosslinked fibres showed the presence of two esterification peaks, which was the result of the effectiveness of the crosslinkig reagent. Amidation was also stronger for crosslinked fibres, especially for fibres crosslinked long time and in the solution with higher concentration of crosslinking reagent. Due to the heterogeneity of fibres, mechanical properties did not show evidence of any dependence on the crosslinking. The rheological study showed that the viscosity of fibre dissolved in water is less dependent on the shear rate than the powder of sodium hyaluronan dissolved in water. Despite more different methods of characterization of fibres which were used in this work, there are still many options for better characterization and closer understanding of this biopolymeric material.
|
|
|
Studium přípravy a struktury nanovláken anorganických a organických biomateriálů
Ručková, Jana ; Částková,, Klára (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem přípravy a struktury nanovláken anorganických a organických biomateriálů. Nanovlákna chitosanu, polykaprolaktonu a jejich částicových kompozitů s hydroxyapatitem byla připravována metodou odstředivého zvlákňování využívající k tvorbě vláken odstředivých sil. Studovaná nanovlákna by měla v budoucnosti najít uplatnění v kostním tkáňovém inženýrství. Experimentální část práce začala syntézou nanočástic hydroxyapatitu a přípravou polymerních roztoků a kompozitních suspenzí o různých koncentracích, které byly svými vlastnostmi vhodné pro odstředivé zvlákňování. Roztoky a suspenze byly charakterizovány hustotou a viskozitou v závislosti na teplotě a koncentraci polymeru v roztoku. Nanovlákna byla tvořena metodou odstředivého zvlákňování při různých rychlostech otáčení zvlákňovací hlavy za použití dvou velikostí kolektoru. Byla zkoumána závislost tloušťky vláken na rychlosti zvlákňování, velikosti kolektoru a koncentraci polymeru v roztoku. U nanovláken polykaprolaktonu a kompozitních nanovláken hydroxyapatit/polykaprolakton byla testována biologická aktivita pomocí SBF roztoku.
|
|
|
Využití mikrokalorimetrie při studiu hydratace biopolymerů
Bola, Tomáš ; Smilek, Jiří (oponent) ; Krouská, Jitka (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá využitím mikrokalorimetrie při studiu hydratace biopolymerů. K vybraným biopolymerům byla vybrána laktóza, ačkoliv není řazena mezi biopolymery, ale disacharidy. Dále pak alginát, dextran, chitosan a hyaluronan o dvou molekulových hmotnostech. Laktóza byla k těmto účelům vybrána hlavně pro to, že představuje jakýsi modelový příklad k určení toho, zda k reakci na vlhkost mezi ostatními vzorky a nasyceným roztokem soli nastane či nikoliv. Ke studii hydratace biopolymerů na rozdíl od běžně používané metody perfuzní kalorimetrie, kde se využívá možnost měření s nastavitelnou vlhkostí, byla použita metoda izotermické mikrokalorimetrie, kde se při dvou konstantních teplotách sledovala reakce vzorku na různou vlhkost uvolňovanou nasyceným roztokem soli.
|
|
|
PŘÍPRAVA A VYUŽITÍ VYBRANÝCH BIOPOLYMERŮ, NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN PRO KOSMETICKÉ A POTRAVINÁŘSKÉ ÚČELY
Bokrová, Jitka ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce je zaměřena na přípravu kombinovaných preparátů s přírodní aktivní složkou ve formě nanočástic a nanovláken a testování jejich biologických účinků. Moderní typy aplikačních forem byly připraveny z biomateriálů na bázi jednoho či více přírodních polymerů. Chitosanové částice byly připraveny metodou zesítění polymeru s využitím ultrasonikace. Pro přípravu liposomů byla použita směs sojového lecithinu a cholesterolu, v případě nového typu kombinovaných liposomů navíc biopolymer poly-3-hydroxybutyrát. Všechny liposomové částice byly rovněž připraveny metodou ultrasonifikace. Nanovlákna byla získána z polyhydroxybutyrátu s využitím elektrospinningu. Aktivní složkou preparátů byly směsi nízkomolekulárních látek získané extrakcí z přírodních zdrojů s vysokým obsahem antioxidantů. Jako zdroje aktivních látek byly zvoleny vzorky různých typů čajů a kůr, bylin, koření a také vzorky ovoce a zeleniny. U extraktů vzorků byl pomocí spektrofotometrických metod stanoven celkový obsahu polyfenolů, flavonoidů a celková antioxidační aktivita. Získané extrakty byly následně použity k enkapsulaci. Připravené kombinované preparáty byly charakterizovány z hlediska jejich fyzikálně-chemických vlastností. Velikost částic byla sledována s pomocí dynamického rozptylu světla. Koloidní stabilita částic v suspenzi byla stanovena pomocí zeta potenciálu. Ke stanovení účinnosti enkapsulace aktivní látky do částice byly použity spektrofotometrické metody. Morfologie nového typu kombinovaných liposomů byla sledována pomocí elektronové mikroskopie a pro kvantifikaci jednotlivých složek částic byly využity metody plynové i kapalinové chromatografie. Morfologie vláken a inkorporace aktivní složky do jejich struktury byla sledována s využitím FTIR-ATR spektroskopie a elektronové mikroskopie. Připravené preparáty byly následně hodnoceny z hlediska jejich antimikrobiálních, cytotoxických a genotoxických účinků. Bylo zjištěno, že nejvhodnějšími typy extraktů pro přípravu liposomových částic jsou vodné a lipidické extrakty zdrojů antioxidantů. Připravené částice vykazovaly výbornou stabilitu a dobrou enkapsulační účinnost. Rovněž bylo potvrzeno, že inkorporace polyhydroxybutyrátu nesnižuje koloidní stabilitu částice ani účinnost procesu enkapsulace. U připravených preparátů byl potvrzen antimikrobiální nebo antimykotický účinek proti testovacím mikroorganismům Micrococcus luteus, Serratia marcescens a Candida glabrata. Bylo zjištěno, že proces enkapsulace do částic zvyšuje inhibiční efekt samotných přírodních extraktů. Bezpečnost připravených preparátů byla testována s využitím dvou humánních buněčných kultur: epidermálních keratinocytů a buněčné linie HaCaT. Ke stanovení cytotoxicity byly použity jak metody stanovení metabolické aktivity buněk, tak metody sledující intaktnost plazmatické membrány. Pomocí série cytotoxických testů byla potvrzena nízká toxicita liposomových částic. Zkoumání účinků suspenze liposomů a kombinovaných PHB liposomů ukázalo, že spojení fosfolipidu s polymerem PHB nezpůsobuje výrazně vyšší hladinu cytotoxicity na lidských kožních buňkách. Testováním genotoxicity na modelovém mikroorganismu nebyl prokázán u připravených preparátů žádný genotoxický potenciál. Nový typ kombinovaných částic i polymerních vláken může být tedy použit jako cílený nosič pro aktivní složky jako jsou antioxidanty, komplexní přírodní extrakty, antimikrobiální činidla a mnoho dalších.
|
|
|
Influence of bioplastics´ biodegradation on soil quality
Paluchová, Natálie ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Over the past decade, the society has brought attention to microplastics. They are produced by various industries and spread across the environment. For long time, they were considered inert, without further effect on plants and any other living organisms, however as recent studies found out, they might be a serious threat. Therefore, several researchers, including us, begun to focus on their transport and transformation in the environment. Most of the researchers, however, focus only on their presence in the marine and fresh waters and hence their behaviour in air and soil remains rather unclear. Furthermore, bioplastics has been brought to the media spotlight. They are presented as an ecological alternative to solve all the problems mentioned so far (and more). But what is often forgotten, their main advantage might also be their bottleneck. For that reason, this master's thesis focuses on negative effects associated with the presence of microplastics (specifically poly-(R)-3-hydroxybutyrate bioplastic) in soils as their common receptor. We combined respirometry, elemental analysis, thermogravimetry and enzymatic assays to investigate physico-chemical changes in soil induced by the presence of the bioplastic. Our results showed a negative effect on soil organic matter and water retention in the soil. In this sense, priming effect was widely investigated as acceleration and also retardation of soil organic matter decomposition took place. We registered different influence of selected concentrations of biopolymer on the soil and also the influence of soil properties on the course of degradation. Last but not lest, increased enzymatic activities clearly suggested impact of biopolymer presence on the microbial community. Such findings let us conclude, that biopolymer addition leads to long-term impact on a range of soil ecosystem services.
|
|
|
Biopolymerní hydrogely pro zemědělské a environmentální aplikace
Ondruch, Pavel ; Záhora, Jaroslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na vývoj a charakterizaci aplikačních hydrogelových materiálů určených k zemědělskému využití. V experimentální části byly na základě literární rešerše navrženy a optimalizovány různé způsoby přípravy těchto materiálů. Při jejich charakterizaci byla hlavní pozornost věnována kinetikám botnání, rozpustnosti, uvolňování dusičnanů a huminových sloučenin. Dalším z důležitých měření byla termogravimetrická analýza připravených materiálů, jež poskytla informace o obsahu a formě poutání vody v materiálu. Vývoj materiálu byl směřován zejména k zemědělskému využití pro dodávání živin do půdy a regulaci vody v půdě.
|
|
|
Polymery pro zdravotnictví a medicínu
Jahodová, Daniela ; Ročňáková, Ivana (oponent) ; Němec, Karel (vedoucí práce)
Bakalářská práce pojednává o polymerech, které je možno potkat v medicíně a zdravotnictví. Celkový koncept pojednává o již známých produktech v tomto odvětví i o možnostech výzkumu a jejich rozšíření. Pod pojmem polymerní aplikace v medicíně si většina lidí vybaví injekční stříkačky, katetry, latexové rukavice atd. Tato práce se snaží poukázat, jak velké možnosti se skrývají ve výzkumu polymerních materiálů. Různorodost vlastností, které jsou potřeba, je opravdu velká. Od biodegradovatelných polymerů na potahované tablety, tak také polymery s vysokou pevností na zubní implantáty.
|
host ::
RSS.