|
|
Vliv methylace huminových kyselin na interakci s povrchově aktivními látkami
Bělušová, Anna ; Weidlich, Tomáš (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá studiem interakcí mezi huminovými kyselinami, coby hlavní komponentou půdní organické hmoty a modelovým organickým polutantem v podobě kationického tenzidu – Septonexu (u něhož byla očekávána pozitivní interakce s huminovými kyselinami vzhledem k jeho náboji) prostřednictvím nekonvenčního spojení dialyzačních a difúzních technik realizovaných v difúzních celách společně s izotermickou titrační kalorimetrií schopnou objasnit charakter probíhajících reakcí z termodynamického hlediska. Experimenty byly prováděny se standardem huminových kyselin izolovaných z Leonarditu (1S104H), pořízeném od Mezinárodní společnosti pro huminové látky, s huminovými kyselinami izolovanými z lignitu a z černozemě modální. Cílem předložené diplomové práce je posouzení vlivu karboxylových funkčních skupin ve struktuře huminových kyselin při interakcích s kationickým Septonexem. Z tohoto důvodu byly zmíněné vzorky huminových kyselin modifikovány selektivní methylací jejich karboxylových funkčních skupin, které se již dále nemohou podílet na interakcích s iontovými látkami. Výsledky z difúzních cel i z izotermické titrační kalorimetrie potvrdily předpoklad, že Septonex interagoval se všemi typy nemodifikovaných huminových kyselin více než s jejich methylovanými formami. Navzdory dostupné literatuře bylo překvapivé, že rozdíly v interakci huminových kyselin se Septonexem nebyly diametrálně odlišné při porovnání nemodifikovaných huminových kyselin s jejich methylovanými formami. Míra těchto interakcí byla posuzována skrze zdánlivou rovnovážnou konstantu Kapp stanovenou při difúzních (dialyzačních) experimentech a z průběhu entalpických křivek z izotermické titrační kalorimetrie. Po provedených experimentech a jejich vyhodnocení lze dojít k závěru, že huminové kyseliny a Septonex při svých interakcích, vzhledem ke svým strukturám, pravděpodobně uplatňují nejen elektrostatické interakce, především přes dostupné karboxylové funkční skupiny huminových kyselin a kladně nabité hydrofilní části molekul Septonexu, ale nezanedbatelnou roli při nich zastávají i hydrofobní efekt, vodíkové vazby a Van der Waalsovy síly.
|
|
|
Viskozimetrie systémů hyaluronan-amfifil
Trojan, Martin ; Běťák, Jiří (oponent) ; Chytil, Martin (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá studiem interakcí mezi polysacharidem hyaluronanem (HA) a amfifily. Jako amfifilní látky byly zvoleny bazická aminokyselina lysin a její analog 6 - aminokapronová kyselina. Přítomnost karboxylové skupiny na HA a aminoskupiny aminokyselin předpokládá elektrostatické interakce mezi těmito látkami. Tento předpoklad vede k možnosti fyzikálně modifikovat HA a následně ho použít jako nový typ nosiče biologicky aktivních látek, např. léčiv. Pro studium interakcí byly vybrány HA o molekulové hmotnosti 1,75 MDa a 70 kDa, které se mísily s aminokyselinami v různých objemových poměrech. Měření bylo prováděno ve třech prostředích, a to v čisté vodě, 0,15 M roztoku chloridu sodného, a ve fosfátovém pufru (PBS) o pH 6. Na studium interakcí byla použita reologie. Výsledky naznačují, že dochází k interakcím mezi HA a aminokyselinami, zvláště pak u systému 1,75 MDa HA a lysinu ve vodě. Interakce mezi HA a aminokyselinami se projevily snížením viskozity směsi. Snížení viskozity se projevilo i u nižší molekulové hmotnosti, ale nebylo už tak výrazné.
|
|
|
Studium interakcí hyaluronanu a albuminu metodou SEC-MALLS
Sereda, Alena ; Kalina, Michal (oponent) ; Chytil, Martin (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřená na interakce hyaluronanu (HA) a hovězího sérového albuminu (BSA). Interakce byly studovány pomocí metody SEC-MALLS, kde byly stanovovány molekulová hmotnost, gyrační a hydrodynamický poloměry a vnitřní viskozita částic systému. Dodatečně byly interakce zkoumány pomocí měření DLS a zeta potenciálu, kde byly stanovovány hydrodynamický průměr a velikost zeta potenciálu částic systému. Bylo stanoveno, že k interakcím HA a BSA dochází v jakémkoliv prostředí ale s různou účinností. Bylo prokázáno, že velká iontová síla zmenšuje rozsah interakcí HA s BSA, zvyšuje poloměry komplexů, jejích vnitřní viskozitu a zeta potenciál. Bylo také prokázáno, že s rostoucí koncentrací BSA se komplexy zmenšují ve svých poloměrech, snižuje se taky vnitřní viskozita komplexů.
|
|
|
Příprava a charakterizace hydrogelů na bázi kationaktivního biopolymeru
Tesařová, Barbora ; Mravec, Filip (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená práce se zabývá přípravou a charakterizací hydrogelů na bázi kationaktivního biopolymeru a anionaktivního tenzidu. Jakožto vhodný zástupce kationaktivního polymeru byl zvolen chitosan, díky jeho biokompatibilitě a biodegradabilitě, a N,N,N-trimethylchitosan, který byl v rámci závěrečné práce syntetizován z chitosanu. Výsledný produkt syntézy byl charakterizován pomocí SEC-MALS, elementární analýzy, infračervené spektroskopie a nukleární magnetické rezonance. U tohoto biopolymeru a jeho methylovaného ekvivalentu byly zkoumány jejich interakce se zástupci anionaktivních tenzidů, a to dodecylsulfátu sodného a tetradecylsulfátu sodného. Hlavní metodou této práce byla reologie, pomocí níž byly studovány připravené hydrogely chitosanu s tenzidy i připravené mikrogely N,N,N-trimethylchitosanu s tenzidy. Interakce mezi polymery a tenzidy tedy byly prokázány.
|
|
|
Hydrogels of Humic Acids
Cihlář, Zdeněk ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Pospíšilová,, Lubica (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Humic acids (HAs) are the main components of the soil organic matter. They are ubiquitous substances with complex chemical and physicochemical structure. In this study, several modifications of HAs were carried out in order to modify their properties. In the first part, the influence of lignite air oxidation on the yield and physicochemical character of regenerated humic acids were studied. In the second step, to stabilize the structure of lignite humic acids and improve the water holding capacity, we applied formaldehyde and carbodiimides crosslinking procedures leading to covalent coupling of humic acids moieties. The production of crosslinked structures was motivated by the attempt to design HAs-based systems resembling hydrogels, with the possibility to modify their reactivity and water retention. Samples were analyzed for their chemical composition and physicochemical properties using various techniques, among the most important were DSC and NMR relaxometry. The chemical composition was studied using FTIR and elemental analysis in order to assess the changes in comparison to pristine humic acids. The stabilities of derivatives were determined by using thermogravimetry. The most important parameter studied in this work was the change in hydration characteristics. For this reason, we developed and applied several new thermoanalytical and NMR relaxometry approaches. In particular, to mimic the situations occurring in nature, we studied sorption of water on humic acids from controlled humidities and monitored qualitative and quantitative aspects of water sorption. Crosslinking by formaldehyde induced a reduction in moisture sorption capacity, which was attributed to the separation of functional groups and a decrease in structural compactness. In addition, the crosslinked humic acids exhibited faster water uptake and approximately three-fold higher water holding capacity than pristine humic acids. In case of carbodiimide coupling (by using water-soluble N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)), the derivatives of humic acids contained only between 14–40 % of original free carboxylic groups. Despite that, they exceeded the moisture harvesting ability of parental humic acids around 10–14 % after their equilibration at 100% relative humidity. Although, they showed also more rigid structure, the EDC derivatives showed also faster swelling kinetics and reached almost the same water holding capacity as original sample after 18 days. However, carbodiimides derivatives began to degrade already after 3–9 days during swelling tests, which subsequently decreased their performance. The results suggest that water holding capacity, swelling kinetics and moisture harvesting ability of humic acids are not influenced exceptionally by the amount of free carboxylic groups or other polar functionalities, but also by their spatial arrangement and the distribution of pore sizes on the surface and inside the humic structure. The knowledge gained in this study is beneficial, among others, for the production of soil humic acids-based conditioners, i.e. remediation agents having required and simultaneously adjustable ability to bind and release water into the surrounding environment. Last, but not least, the presented findings improve the fundamental understanding the hydration processes in pristine and modified humic acids, which is beneficial to elucidate the hydration of complex natural systems, and of in particular of natural organic matter.
|
|
|
Studium interakcí protonizovaných aminokyselin s nízkomolekulárním hyaluronanem
Chlumská, Jana ; Kalina, Michal (oponent) ; Chytil, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce pojednává o interakcích nízkomolekulární (110-130 kDa) kyseliny hyaluronové (HA) s protonizovanými aminokyselinami lysinem a 6-aminokapronovou kyselinou. Ke zkoumání těchto interakcí byly použity metody měření pH, měření vodivosti, viskozity a dynamického rozptylu světla. Předpokládají se elektrostatické interakce mezi karboxylovými skupinami HA a aminoskupinou aminokyselin. Prokázání těchto interakcí by umožnilo fyzikální modifikaci HA a následné využití jako cíleného nosiče léčiv. Měření interakcí protonizovaného lysinu s HA bylo prováděno v čisté vodě či v roztoku 15 mmol•dm-3 NaCl. Interakce 6-aminokapronové kyseliny byly zkoumány pouze v čisté vodě. Pro obě aminokyseliny vždy v koncentračním rozmezí 0,9-20 mmol•dm-3. Interakce byly prokázány snížením viskozity zejména pro systém obsahující lysin. V systémech s 6AKK nebyly interakce tolik výrazné.
|
|
|
Retence vody v huminových kyselinách
Cihlář, Zdeněk ; Šmejkalová, Daniela (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Huminové kyseliny byly vyextrahovány z jihomoravského lignitu. Takto získaný neupravený vzorek huminových kyselin byl oxidován buď H2O2 nebo HNO3. Oxidované huminové kyseliny byly dále modifikovány pomocí formaldehydu za účelem vytvořit zesíťovanou strukturu, která by zvýšila retenci vody v těchto materiálech. Afinita a retence vody v připravených vzorcích byla studována pomocí termické analýzy (DSC – diferenční kompenzační kalorimetrie a TGA – termogravimetrické analýzy). Ke studiu zmíněných parametrů bylo využito dvou odlišných způsobů hydratace vzorků huminových kyselin. První přístup představoval sorpci vody na huminových kyselinách při třech kontrolovaných vzdušných vlhkostech, k jehož popisu bylo využito TGA. Druhý pohled byl založen na sorpci jednorázově přidaného nadbytečného množství vody, který byl charakterizován pomocí DSC. Výsledky získané z TGA vzorků huminových kyselin umístěných v prostředí s definovanou relativní vzdušnou vlhkostí naznačují zvyšující se sorpční schopnost s rostoucí relativní vzdušnou vlhkostí okolní atmosféry. Na základě hodnot získaných z DSC měření v hermeticky uzavřených vzorkovnicích lze poukázat na zvyšující se množství vody vázané strukturou huminových kyselin po dobu jednoho měsíce. Všechny upravené vzorky huminových kyselin (oxidované i oxidované a modifikované pomocí formaldehydu) vykazovaly vyšší retenci vody v porovnání s nemodifikovaným vzorkem.
|
|
|
Nové metody přípravy protonizovaných aminokyselin a jejich interakce s polyelektrolyty
Trojan, Martin ; Sedlařík,, Vladimír (oponent) ; Chytil, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem interakcí mezi polysacharidem hyaluronanem (HA) a amfifily. Z předešlého výzkumu reologických vlastností směsí HA - amfifil je zřejmé, že přítomnost karboxylové skupiny na HA a aminoskupiny amfifilu vede k elektrostatickým interakcím mezi těmito látkami. Tento předpoklad vede k možnosti fyzikálně modifikovat HA a následně ho použít jako nový typ nosiče biologicky aktivních látek, např. léčiv. Pro úspěšné použití HA jako nosiče ale musí být systém do určité hodnoty iontové síly stabilní. Pro studium odolnosti interakcí vůči iontové síle byl vybrán vysokomolekulární hyaluronan (1,75 MDa) a jako amfifil byla zvolena aminokyselina lysin. Z výsledků vyplývá, že takto připravený systém se rozpadá již při nízkých koncentracích elektrolytu v roztoku. Interakce tak byly následně posilovány protonizací aminokyselin pomocí kyseliny chlorovodíkové. Výsledky ukazují, že interakce byly posíleny. Však pro negativní vliv chlorných aniontů, byly roztoky protonizovaných aminokyselin lyofilizovány. Takto modifikované interakce mezi HA a amfifily byly podrobeny studiu odolnosti vůči iontové síle roztoku. Pro proces posilování interakcí byl použit lysin, aminokapronová kyselina a arginin jako amfifily. Studium interakcí byla použita reologie a jako doplňková metoda konduktometrie.
|
|
|
Interakce tenzidů se směsí hyaluronanů o různé molekulové hmotnosti
Vašíčková, Kamila ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Bylo zkoumáno chování systému směsi hyaluronanů o dvou různých molekulových hmotnostech s tenzidy. Směsi hyaluronanů byly 17 kDa s 1,46 MDa, 73 kDa s 1,46 MDa, 300 kDa s 1,46 MDa, 806 kDa s 1,46 MDa a 1800 kDa s 1,46 MDa. Tyto směsi byly vždy namíchány v hmotnostních poměrech 70:30, 50:50 a 30:70. Jako tenzid byl použit cetyltrimethylamonium bromid a TWEEN 20. Interakce byly zkoumány ve vodném roztoku s různou iontovou silou. Jako barvivo byla použita Súdánová červeň. Ve všech experimentálních řadách s cetyltrimethylamonium bromidem byl zaznamenán fenomén vzniku nekontinuální separované fáze, popsané jako perličky. Vzorky obsahující perličky byly podrobeny zkouškám stability, byly vysušeny a zpětně rehydratovány, dále byly také zahřívány. Následně byla změřena velikost částic ve zbývajícím vzorku po odfiltrování perliček. Směsi hyaluronanů byly charakterizovány měřením viskozity metodou reologie a mikroreologie. Bylo zjištěno, že tyto směsi jsou heterogenní a v každém místě vzorku není stejná viskozita.
|
|
|
Metody rozptylu světla a kalorimetrie ve studiu systémů hyaluronan-albumin
Sereda, Alena ; Hermannová, Martina (oponent) ; Chytil, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce, která navazuje na předchozí bakalářskou práci, je věnována studiu polyelektrolytových komplexů mezi hyaluronanem (HA) a hovězím sérovým albuminem (BSA). Interakce mezi HA a BSA a tvorba komplexů byly studovány metodou SEC-MALLS, kde byly stanovovány molekulová hmotnost, gyrační a hydrodynamický poloměry a vnitřní viskozita částic systému. Dále byly interakce zkoumány pomocí kalorimetrického měření ITC, kde byl stanoven termodynamický charakter tvorby komplexů. Dodatečně byly aplikovány metody dynamického a elektroforetického rozptylu světla (DLS a ELS), kde byly stanovovány hydrodynamický poloměr a velikost zeta potenciálu částic systému. Byl rovněž zkoumán vliv zvýšené teploty na charakter a tvorbu komplexů při SEC-MALLS a ITC měření. Bylo stanoveno, že k interakcím HA a BSA dochází v jakémkoliv prostředí ale s různou účinností. Bylo také prokázáno, že s rostoucí koncentrací BSA se komplexy zmenšují, snižuje se také vnitřní viskozita komplexů. Dále bylo prokázáno, že velká iontová síla stíní povrchové náboje molekul HA a BSA a braní tak jejím vzájemným interakcím. Při zvýšené iontové síle se rovněž zvyšují stanovené velikosti komplexů, jejích vnitřní viskozita a zeta potenciál. Zvýšená teplota má na tvorbu komplexů pouze minimální vliv.
|
host ::
RSS.