Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Klučáková, Martina

Ing. Jiří Smilek se na výzkumu biokoloidních látek podílí už od bakalářského studia a je v tomto směru velmi aktivní. Své zkušenosti z výzkumu a studia zúročil v předkládané disertační práci. Cílem práce bylo podrobně prostudovat reaktivitu a transport vybraných difuzních sond v hydrogelech obsahujících jak biokoloidní tak syntetické polymerní látky. Metody, které na FCH pomáhal rozvíjet, což umožnily detailně prostudovat reaktivitu polymerů a biokoloidů a její důsledky pro transport barevných sond v hydrogelových systémech. Práce je navíc doplněna celou řadou metod charakterizujících použité vzorky. Zde doktorand vhodně zkombinoval znalosti získané literární rešerší a vlastní experimentální prací, aby na jejich základě navrhl a nadále využíval soubor metod komplexně charakterizujících transportní a bariérové vlastnosti použitých systémů. Mimo jiné použil také huminové látky se selektivně blokovanými funkčními skupinami, což umožnilo rozlišit vliv samotných interakcí od strukturních parametrů a zakomponovat tyto vlivy také do matematického popisu. Celkový přístup Ing. jiřího Smilka k řešení disertační práce byl velmi pozitivní. Navrhl a provedl celou řadu experimentů a pomohl tak vypracovat komplexní soubor metod ke stanovení reaktivity a transportu v hydrogelových systémech s obsahem biokolidních a polymerních látek. O jeho kvalitách svědčí i nadstandardní publikační činnost a czískaná ocenění (např. Travel Support Award of International Humic Substances Society). Byl též vedoucím bakalářských prací a konzultantem několika dalších VŠKP, kde prokázal, že je schopen vést mladší studenty a motivovat je k vědecké činnosti. aktivně se též účastnil na dalším výzkumu v naší laboratoři. Z výše uvedených důvodů práci doporučuji k obhajobě.

Navrhovaná známka

Posudek oponenta

Weidlich,, Tomáš

Navrhovaná známka

Pabst, Willi

Tato disertační práce se zabývá studiem reaktivity a transportních resp. bariérových vlastností biokoloidních látek (huminové kyseliny, alginát, chitosan, kyselina hyaluronová) a jednoho syntetického polymeru (polystyrensulfonát) v hydrogelové matrici (na bázi agarózy). Konkrétně se práce zabývá mj. měřením efektivních a zdánlivých difúzních koeficientů a stanovením dalších parametrů zkoumaných látek a hydrogelové matrice (rozdělovací koeficient, čas průchodu, efektivní porozita, faktor tortuozity, zdánlivá rovnovážná konstanta), ale metodologickým těžištěm této disertační práce je optimalizace a aplikace dvou rozdílných metod ke studiu reaktivity, transportních a bariérových vlastností, a to metody difúzní cely a metody nestacionární difúze v kyvetách. V tomto kontextu lze zvolené látky chápat jako paradigmatické příklady, které mají ukázat celkem univerzální aplikovatelnost těchto dvou metod. Práce má klasické členění do sedmi kapitol (1. úvod, 2. teoretická část, 3. současný stav řešené problematiky, 4. cíle, 5. experimentální část, 6. výsledky a diskuse a 7. závěr), přičemž prvních 5 kapitol zaujímá 66 stran, poslední dvě pak 59 stran. Práce doplňuje rozsáhlý seznam literatury (217 položek), seznam vědecké a publikační činnosti a nejdůležitější publikace kandidáta v plném znění. Jak po formální, tak po obsahové stránce svědčí tato práce o pracovitosti a pečlivosti autora. Teoretická a experimentální část ukazuje, že kandidát ovládá problematiku jak po chemické, tak po fyzikální a matematické stránce. Také zpracování výsledků a diskuse výsledků prozrazuje hlubokou znalost tématu a dokonalé pochopení difúzních procesů. Poněkud slabší je kapitola 3, ve které jsou představeny různé modely difúze, aniž by se autor snažil o jejich systematizaci a aniž by se tyto modely v práci dále uplatnily. Počet analytických metod použitých v této práci je poměrně velký a zahrnuje kromě metod souvisejících přímo s difúzními měřeními také metody k charakterizaci použitých surovin a metody reologické charakterizace připravených hydrogelů (viskoelastické vlastnosti). Jak celkový dojem, tak detailní pohled na tuto práci je vynikající a svědčí o tom, že práce byla evidentně vypracována s velkou pečlivostí a hlubokou znalostí problematiky. Vážné nedostatky jsem v práci nenašel a také počet překlepů je malý (např. na str. 23 chybějící předložka „z“ za slovem „izolován“, na str. 27 evidentně nesprávné slovo „koloidních“ u „hrubě disperzních soustav“, na str. 28 nadbytečně slovo „jako“). Několik málo slov je neadekvátně zvolených, např. v závěru na str. 133 „nezbytné pro vytvoření vhodného matematického modelu“ má být spíše „nezbytné pro aplikaci vhodného matematického modelu“. V rámci obhajoby by doktorand mohl stručně reagovat na body 3, 9, 13 a 14, ostatní body jsou drobnosti, které není nutno dále komentovat, pokud autor s mými námitkami takto souhlasí. Závěrem lze konstatovat, že cíle disertační práce byly jednoznačně splněny. Jedná se o vynikající práci se značným metodologickým významem, jejíž formální úprava svědčí o nesmírné pečlivosti doktoranda. Až na drobnosti nelze této práci nic podstatného vyčítat. Část výsledků byla publikována v impaktovaných časopisech, další část pak ve formě příspěvků ve sbornících. Proto doporučuji, aby byla předložená práce přijata k obhajobě pro získání akademicko-vědeckého titulu Ph.D.

Navrhovaná známka

Otázky

Drobná formální chyba je, že podkapitola 2.1 má stejný název jako podkapitola 2.2.
Berzelius, o kterém se autor zmiňuje na str. 13, nebyl jen vynálezcem (to snad do jisté míry také), ale především jedním z nejvýznamnějších chemiků 19. století; také gramatický tvar není skloňován správně (místo „Berzeliusem“ má být „Berzeliem“).
Věta na str. 17 „nejčastěji se vyskytujícím polysacharidem je glukóza“ je evidentně nesprávná a není mi jasné, co tím zde chtěl autor říci. Zajímalo by mne to.
V tabulce 1 na str. 19 je „bioaktivita“ dána do souvislosti s prevencí proti mikrobiálnímu růstu; toto je podle mého názoru velmi zavádějící, protože bioaktivita v běžném slova smyslu snad předpokládá, že látka není cytotoxická.
Na str. 26 je v klasifikačním schématu několik nejasností, např. u laminárně resp. fibrilárně disperzních soustav je nutno říci, že pouze „jeden“ rozměr je menší nebo větší „než ostatní rozměry“ (bez slova „jeden“ tato definice nedává smysl); také označení monodisperzních soustav jako „uniformních“ je zavádějící, protože i polydisperzní soustavy mohou mít „uniformní rozdělení“, totiž když všechny velikostní frakce mají stejnou četnost.
Na str. 30 je zmínka o „plastických“ gelech, což je zavádějící; je samozřejmě pravda, že některé pasty mohou mít „viskoplastické“ chování (nikoliv však plastické!), a také gely mohou přecházet na soly s podobným chováním (s tixotropií nebo bez ní), ale gel – jakožto gel – se chová spíše viskoelasticky.
Na str. 32 je vysvětlena difúze za použití vnitřní energie, což není úplně přesné; hnací silou difúze je snížení specifické volné (Gibbsovy) energie, tj. chemického potenciálu, nikoliv snížení vnitřní energie; také analogie difúze a vedení tepla na atomární úrovni („tkví v neuspořádaném pohybu molekul“) platí pouze pro vedení tepla v plynech, nikoliv obecně (v kondenzovaných fázích jsou nositelem tepelného transportu především fonony, tj. pouze „kvazi-částice“, nikoliv molekuly samotné!)
Na str. 33 se definice v rovnici 5 zbytečně komplikuje rozlišením „difúzního toku“ a „jednotkového difúzního toku“; tím vzniká pak zdánlivý rozpor mezi definicí „rychlost změny poměru prošlého materiálu k ploše se … nazývá difúzní tok“ a následně zmíněnou jednotkou „mol/s“.
Na str. 35 se přepokládá, že koncentrační profil je lineární, ačkoliv obr. 18 ukazuje spíše opak; tento rozpor si vyžaduje vysvětlení.
Slovo „mikroporézní“ má podle definice IUPAC velmi specifický význam, a to velikost pórů menší než 2 nm; na str. 35 je toto slovo zřejmě používáno jinak.
Domnívám se, že „volný objem prostředí“, který je v rovnici 34 označen symbolem , je identický s „efektivní porozitou“ která se skrývá v rovnicích 62 a 67 pod symbolem eff. Pokud je tomu tak, je dvojí označení velmi matoucí a výraz „volný objem prostředí“ je nepřesný (protože se jedná v tom případě nikoliv o objem, ale o objemovou frakci). Podobná námitka platí pro „křivolakost prostředí (tortuozita)“ z rovnice 34 a 62 resp. 63.
Viskozita v rovnici 35 je obvykle viskozita kapalné fáze, nikoliv viskozita „systému“, (tj. směsné soustavy kapalina - pevná fáze).
V několika případech jsou používány anglicismy bez snahy o nalezení jejich českých ekvivalentů, např. „kompartment“ (str. 40), „solut“ (str. 69-72, 106, 107, 129), „parciace“ (str. 86, 106, 108). Rozhodně nejsem jazykový purista a nejedná se o nic závažného, pouze by mě zajímalo, zda nějaká česká norma oficiálně opravňuje k použití těchto výrazů.
Na str. 81 mně není jasná následující věta: „Lze tedy tvrdit, že i když koncentrace agarózy poměrně výrazně ovlivňuje mechanické vlastnosti připravených hydrogelů, rigidita čili jakási pevnost agarózových řetězců ve vnitřní struktuře hydrogelu, je na koncentraci prakticky nezávislá.“ Pojem „rigidita“, pokud ho vůbec používáme, znamená obvykle „smykový modul“ G, na rozdíl od českého pojmu „tuhost“, který lze chápat ve smyslu všech elastických modulů (E, G, K). Je velmi zavádějící tento pojem dávat do přímé souvislosti s „pevností“ („agarózových řetězců“). Pevnost a tuhost jsou dvě odlišné mechanické vlastnosti a reometrická měření v této práci ukazují, že se právě „tuhost“ (tj. „smykový modul“ G) mění s koncentrací, jak autor sám správně konstatuje, např. na str. 91.
Na str. 86 autor tvrdí, že „s rostoucí teplotou dochází k lineárnímu nárůstu difúzního koeficientu“, na druhé straně však říká, že difúze je „teplotně aktivovaný proces“ a difúzní koeficient „může být korelován“ s teplotou podle Arrheniova vztahu (rovnice 79), jinak řečeno že se tedy jedná o exponenciální nárůst. Předpokládám, že se v prvním případě jedná pouze o nesprávnou formulaci.
Na str. 112 mně není jasný význam části věty „vzhledem k tomu, že mechanické vlastnosti nemají signifikantní vliv na transportní charakteristiky“, když v celé práci je řeč o tom, že by mohly tento vliv mít (i když nepřímou cestou). Jedná se zřejmě o nedopatření.