Diplomová práce je zaměřena na testování rozpustnosti křemičitých nanovláken v simulovaných tělních tekutinách a příbuzných roztocích v závislosti na jejich tepelné stabilizaci. Cílem práce bylo stanovit rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken jakožto ukazatele jejich biodurability. Za tímto účelem byly provedeny statické a dynamické testy rozpustnosti. Křemičitá nanovlákna byla připravena na Technické univerzitě v Liberci metodou elektrostatického zvlákňování solu připraveného metodou solgel. Termické vlastnosti nanovláken byly zkoumány pomocí TG analýzy. Dále bylo provedeno měření specifického měrného povrchu metodou BET. Morfologie nanovláken byla zkoumána pomocí SEM. Množství křemíku v jednotlivých vzorcích bylo stanoveno pomocí ICP/OES. Z výsledků testů rozpustnosti vyplynul velmi výrazný rozdíl v rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken v závislosti na použitém médiu a teplotě stabilizace. Bylo zjištěno, že čím je vyšší hodnota pH, vyšší obsah organických látek a vyšší iontová síla média, tím je rychlost rozpouštění vyšší. Dále bylo zjištěno, že vyšší teplota stabilizace nanovláken vede ke snížení rychlosti jejich rozpouštění. Na základě dosažených výsledků byl vypočten poločas rozpouštění křemičitých nanovláken pro jednotlivé tělní tekutiny a teploty stabilizace.
Anotace v angličtině
The thesis investigates the effects of thermal stabilization and treatment of silica nanofibers on their solubility in simulated body fluids and similar solutions. The aim of this study is to determine the dissolution rates of silica nanofibers as the indicator of their biodurability. For this purpose, static and dynamic solubility tests were performed. Silica nanofibers were prepared via electrospinning and sol-gel methods at the Technical University of Liberec. The thermal properties of the nanofibers were analyzed using TG analysis. Krypton adsorption/desorption measurements were employed to measure the specific surface area. The morphology of nanofibers was examined by SEM. In order, to quantify the dissolved silica, the amount of silicon in the samples was monitored using ICP/AES. The results show a strong dependence of silica nanofiber dissolution rates on the type of medium and the temperature of stabilization. It is identified that silica nanofiber dissolution rates are significantly enhanced by higher ionic strength, higher content of organic matter, and higher pH of medium. Furthermore, the higher temperature of silica nanofiber stabilization leads to reduction of their dissolution rates. The correlation between the half-lives of silica nanofibers and stabilization temperature were calculated for all simulated body fluids.
Silica dioxide, nanofibers, solubility, body fluids, nanoparticles, toxicity
Rozsah průvodní práce
65 s. (87 986 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Diplomová práce je zaměřena na testování rozpustnosti křemičitých nanovláken v simulovaných tělních tekutinách a příbuzných roztocích v závislosti na jejich tepelné stabilizaci. Cílem práce bylo stanovit rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken jakožto ukazatele jejich biodurability. Za tímto účelem byly provedeny statické a dynamické testy rozpustnosti. Křemičitá nanovlákna byla připravena na Technické univerzitě v Liberci metodou elektrostatického zvlákňování solu připraveného metodou solgel. Termické vlastnosti nanovláken byly zkoumány pomocí TG analýzy. Dále bylo provedeno měření specifického měrného povrchu metodou BET. Morfologie nanovláken byla zkoumána pomocí SEM. Množství křemíku v jednotlivých vzorcích bylo stanoveno pomocí ICP/OES. Z výsledků testů rozpustnosti vyplynul velmi výrazný rozdíl v rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken v závislosti na použitém médiu a teplotě stabilizace. Bylo zjištěno, že čím je vyšší hodnota pH, vyšší obsah organických látek a vyšší iontová síla média, tím je rychlost rozpouštění vyšší. Dále bylo zjištěno, že vyšší teplota stabilizace nanovláken vede ke snížení rychlosti jejich rozpouštění. Na základě dosažených výsledků byl vypočten poločas rozpouštění křemičitých nanovláken pro jednotlivé tělní tekutiny a teploty stabilizace.
Anotace v angličtině
The thesis investigates the effects of thermal stabilization and treatment of silica nanofibers on their solubility in simulated body fluids and similar solutions. The aim of this study is to determine the dissolution rates of silica nanofibers as the indicator of their biodurability. For this purpose, static and dynamic solubility tests were performed. Silica nanofibers were prepared via electrospinning and sol-gel methods at the Technical University of Liberec. The thermal properties of the nanofibers were analyzed using TG analysis. Krypton adsorption/desorption measurements were employed to measure the specific surface area. The morphology of nanofibers was examined by SEM. In order, to quantify the dissolved silica, the amount of silicon in the samples was monitored using ICP/AES. The results show a strong dependence of silica nanofiber dissolution rates on the type of medium and the temperature of stabilization. It is identified that silica nanofiber dissolution rates are significantly enhanced by higher ionic strength, higher content of organic matter, and higher pH of medium. Furthermore, the higher temperature of silica nanofiber stabilization leads to reduction of their dissolution rates. The correlation between the half-lives of silica nanofibers and stabilization temperature were calculated for all simulated body fluids.
Silica dioxide, nanofibers, solubility, body fluids, nanoparticles, toxicity
Zásady pro vypracování
Proveďte literární rešerši o chování a biologických účincích SiO2 v živých organismech.
Změřte rychlost rozpouštění tepelně zpracovaných vzorků křemičitých nanovláken ve vybraných tělních tekutinách.
Získané výsledky zpracujte do tabulek a grafů, vyhodnoťte a porovnejte s výsledky získanými rozpouštěním křemičitých nanovláken ve fyziologickém roztoku a destilované vodě.
Zásady pro vypracování
Proveďte literární rešerši o chování a biologických účincích SiO2 v živých organismech.
Změřte rychlost rozpouštění tepelně zpracovaných vzorků křemičitých nanovláken ve vybraných tělních tekutinách.
Získané výsledky zpracujte do tabulek a grafů, vyhodnoťte a porovnejte s výsledky získanými rozpouštěním křemičitých nanovláken ve fyziologickém roztoku a destilované vodě.
Seznam doporučené literatury
PAPRČKOVÁ, Markéta. Studium rozpouštění anorganických nanovláken na bázi oxidu křemičitého ve vodném prostředí v závislosti na jejich tepelné stabilizaci. Liberec, 2016. Bakalářská práce. Technická univerzita v Liberci. Vedoucí práce Doc. Mgr. Irena Lovětinská-Šlamborová, Ph.D.
ŠLAMBOROVÁ l., ZAJÍCOVÁ V., EXNAR P., et al. Nanofiber structure with immobilized organic agens and the method of its preparation. WO2014026656 A1, 9.4. 2014.
STUDNIČKOVÁ, J. et al. Thermal properties of silicon oxide nanofibers. 6th Int. Conference - TEXSCI 2007: Liberec, Czech Republic [online]. Dostupné z: http://www.kch.tul.cz/publications/sb15.pdf
WANG, Lin, Kemin WANG, Swadeshmukul SANTRA, Xiaojun ZHAO, Lisa R. HILLIARD, Joshua E. SMITH, Yanrong WU a Weihong TAN. Watching Silica Nanoparticles Glow in the Biological World. Analytical Chemistry 2006, 78(3), 646-654.
SCHNEIDER, Mandy, Fabian MEDER, Annette HAIß, Laura TRECCANI, Kurosch REZWAN a Klaus KÜMMERER. Physicochemical properties and biodegradability of organically functionalized colloidal silica particles in aqueous environment. Chemosphere 2014, Vol. 99, 96-101.
Seznam doporučené literatury
PAPRČKOVÁ, Markéta. Studium rozpouštění anorganických nanovláken na bázi oxidu křemičitého ve vodném prostředí v závislosti na jejich tepelné stabilizaci. Liberec, 2016. Bakalářská práce. Technická univerzita v Liberci. Vedoucí práce Doc. Mgr. Irena Lovětinská-Šlamborová, Ph.D.
ŠLAMBOROVÁ l., ZAJÍCOVÁ V., EXNAR P., et al. Nanofiber structure with immobilized organic agens and the method of its preparation. WO2014026656 A1, 9.4. 2014.
STUDNIČKOVÁ, J. et al. Thermal properties of silicon oxide nanofibers. 6th Int. Conference - TEXSCI 2007: Liberec, Czech Republic [online]. Dostupné z: http://www.kch.tul.cz/publications/sb15.pdf
WANG, Lin, Kemin WANG, Swadeshmukul SANTRA, Xiaojun ZHAO, Lisa R. HILLIARD, Joshua E. SMITH, Yanrong WU a Weihong TAN. Watching Silica Nanoparticles Glow in the Biological World. Analytical Chemistry 2006, 78(3), 646-654.
SCHNEIDER, Mandy, Fabian MEDER, Annette HAIß, Laura TRECCANI, Kurosch REZWAN a Klaus KÜMMERER. Physicochemical properties and biodegradability of organically functionalized colloidal silica particles in aqueous environment. Chemosphere 2014, Vol. 99, 96-101.
Přílohy volně vložené
1 DVD-R
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.