Studium reologických vlastností a biodegradace poly (3-hydroxybutyrátu-co-4-hydroxybutyrátu)
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Táto diplomová práca sa zaoberá charakterizáciou reologických vlastností a biodegradáciou kopolyméru poly(3-hydroxy-co-4-hydroxybutyrátu) vyprodukovaného kmeňom Cupriavidus malaysiensis. Teoretická časť sa zameriava na reológiu a degradáciu polymérov všeobecne, taktiež popisuje základné charakteristiky polyhydroxyalkanoátov a podrobnejšie sa venuje popisu študovaného kopolyméru, jeho vlastnostiam, syntéze, rozkladu a možnostiam jeho využitia. V experimentálnej časti bol študovaný daný kopolymér v natívnej podobe a taktiež vo forme filamentov z kopolymérnych zmesí, ktoré boli obohatené o aditíva (stabilizátory a plastifikátory). Z pohľadu reológie vzorky vykazovali pseudoplastické vlastnosti, ktoré boli plastifikáciou materiálu zmiernené. Najvyššia termálna stabilita sledovaná závislosťou zmien komplexnej viskozity v čase bola pozorovaná pri vzorke kopolymérnej zmesi s obsahom stabilizátorov a plastifikátora Citrofolu BII. Plastifikácia taktiež spôsobila výrazné zmeny termálnych vlastností, najmä kryštalinity, ktorá v porovnaní s natívnym kopolymérm klesala. Štúdium in vitro degradácie vzoriek vo forme filmov pripravených rozpustením kopolymérnych zmesí v chloroforme prebiehalo vo fosfátovom tlmivom roztoku s lipázou, v simulovanej telovej tekutine a v syntetickej žalúdočnej šťave. Priebeh samotného procesu bol charakterizovaný metódou stanovenia molekulovej hmotnosti (pomocou SEC-MALLS), a taktiež úbytkom hmotnosti v čase (gravimetricky). Výsledky ukázali, že analyzované vzorky podlievajú degradácií vo všetkých využitých prostrediach. Najväčší, 76% úbytok molekulovej hmotnosti po 105 dňoch bol pozorovaný pri vzorke s obsahom stabilizátorov a plastifikátora Citrofolu BII v prostredí syntetickej žalúdočnej šťavy, najväčší gravimetrický úbytok hmotnosti bol naopak pripísaný vzorke so stabilizátormi bez obsahu plastifikátorov, a to v prostredí fosfátového tlmivého roztoku s lipázou, konkrétne o 79 %.
This diploma thesis deals with the characterization of rheological properties and biodegradation of a poly(3-hydroxy-co-4-hydroxybutyrate), a copolymer produced by a strain of Cupriavidus malaysiensis. The theoretical part focuses on the rheology and degradation of polymers in general. It also contains the basic characteristics of polyhydroxyalkanoates and deals in more details with the description of the studied copolymer, its properties, synthesis, decomposition and possibilities of its applications. In the experimental part, the given copolymer was investigated in its native form and also in the form of copolymer mixtures filaments, which were enriched with additives (stabilizers and plasticizers). In terms of rheology, the samples showed pseudoplastic behaviour, which was slightly limited by the plasticization of the material. The highest thermal stability observed as a function of changes in complex viscosity over time was observed in a sample of a copolymer mixture containing stabilizers and plasticizer Citrofol BII. The plasticization also caused significant changes in thermal properties, especially crystallinity, which decreased compared to the native copolymer. In vitro degradation studies of samples in the form of films prepared by dissolving copolymer mixtures in chloroform were performed in phosphate buffer with lipase, in simulated body fluid and in synthetic gastric juice. The course of the process itself was characterized by the method of determining the molecular weight (SEC-MALLS) and the weight loss over time (gravimetrically). The results showed that the analysed samples are subject to degradation in all used environments. The most considerable molecular weight loss after 105 days (76 %) was observed in the sample containing stabilizers and plasticizer Citrofol BII in the environment of synthetic gastric juice. The most extensive gravimetric weight loss was attributed to the sample with stabilizers and without plasticizers, in the environment of phosphate buffer with lipase, specifically by 79%.
This diploma thesis deals with the characterization of rheological properties and biodegradation of a poly(3-hydroxy-co-4-hydroxybutyrate), a copolymer produced by a strain of Cupriavidus malaysiensis. The theoretical part focuses on the rheology and degradation of polymers in general. It also contains the basic characteristics of polyhydroxyalkanoates and deals in more details with the description of the studied copolymer, its properties, synthesis, decomposition and possibilities of its applications. In the experimental part, the given copolymer was investigated in its native form and also in the form of copolymer mixtures filaments, which were enriched with additives (stabilizers and plasticizers). In terms of rheology, the samples showed pseudoplastic behaviour, which was slightly limited by the plasticization of the material. The highest thermal stability observed as a function of changes in complex viscosity over time was observed in a sample of a copolymer mixture containing stabilizers and plasticizer Citrofol BII. The plasticization also caused significant changes in thermal properties, especially crystallinity, which decreased compared to the native copolymer. In vitro degradation studies of samples in the form of films prepared by dissolving copolymer mixtures in chloroform were performed in phosphate buffer with lipase, in simulated body fluid and in synthetic gastric juice. The course of the process itself was characterized by the method of determining the molecular weight (SEC-MALLS) and the weight loss over time (gravimetrically). The results showed that the analysed samples are subject to degradation in all used environments. The most considerable molecular weight loss after 105 days (76 %) was observed in the sample containing stabilizers and plasticizer Citrofol BII in the environment of synthetic gastric juice. The most extensive gravimetric weight loss was attributed to the sample with stabilizers and without plasticizers, in the environment of phosphate buffer with lipase, specifically by 79%.
Description
Citation
ČERNEKOVÁ, N. Studium reologických vlastností a biodegradace poly (3-hydroxybutyrátu-co-4-hydroxybutyrátu) [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Chemie pro medicínské aplikace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2021-06-18
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou.
Otázky vznesené během diskuse:
Diviš: Jak si vysvětlujete nižší rychlost degradace v simulované žaludeční šťávě, přestože je z použitých lázní nejagresivnější?
Jaká je funkce trishydroxymethylaminomethanu v simulované tělní tekutině?
Pekař: Jak byly připraveny vzorky pro reologické testy? Použila jste fólie nebo vlákna?
Márová: Proč jste snižování molekulové hmotnosti vyjádřila jako procentuální změnu?
Co je 100% reference?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení