Optimalizace postupu izolace a charakterizace amorfních PHB granulí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
V rámci této práce byly nejprve připraveny artificiální PHB granule. Pomocí dynamického a elektroforetického rozptylu světla byl studován vliv použitého rozpouštědla PHB, vliv teploty a délky působení ultrazvukové lázně, vliv teploty odpaření rozpouštědla a vliv povahy stabilizačních látek. Nejvhodnější parametry byly pozorovány u granulí připravených rozpuštěním PHB v chloroformu, stabilizací CTAB nebo lecitinem, ultrasonifikací při 35 °C a následným odpařováním chloroformu při 60 °C. Na základě výsledků ATR-FTIR a Ramanovy spektroskopie bylo zjištěno, že PHB v artificiálních granulích byl krystalický. Nativní PHB granule byly izolovány z bakterií Cupriavidus necator pomocí lysozymu, deoxyribonukleázy a rozrušením buněk ultrazvukem nebo digescí buněk s alkalázou, SDS a EDTA. Granule získané oběma izolačními postupy byly charakterizovány pomocí ATR-FTIR, Ramanovy spektroskopie, technikami rozptylu světla a DSC. Výsledky analýz ukázaly, že druhý zmíněný postup je pro získání polymeru v amorfním stavu mnohem efektivnější. Polymer uvnitř granulí izolovaných tímto způsobem byl navíc i tepelně stabilnější. Nakonec byly vzorky nativních PHB granulí vystaveny vlivu acetonu, lipázy a chlornanu sodného s tím, že by tyto látky měly v různé míře zvýšit krystalinitu polymeru. Nejvyšší krystalinity PHB bylo dosaženo po jejich ošetření lipázou.
First artificial PHB granules were prepared under the terms of this thesis. The effect of used PHB solvent, ultrasonic bath temperature and time, solvent evaporation temperature and stabilizing agent nature was investigated using dynamic and electrophoretic light scattering. The most proper parameters were demonstrated at samples which were prepared by dissolving of PHB in chloroform, stabilizing with CTAB or lecithin, ultrasonifying at 35 °C followed by chloroform evaporating at 60 °C. Based on ATR-FTIR and Raman spectroscopy results, it was found out that PHB within the artificial granules were in crystalline form. The native PHB granules were isolated from Cupriavidus necator using either lysosyme, deoxyribonuclease and cell disruption by ultrasonification or digestion with alcalase, SDS and EDTA. Granules obtained by both isolation procedures were characterized by ATR-FTIR, Raman spectroscopy, light scattering techniques and DSC. According to the analyses results, the second mentioned procedure turned out to be more effective for obtaining the polymer in amorphous state. Furthermore, the polymer within granules recovered by using this procedure was thermally more stable. Last but not least, the native PHB granules samples were exposed to effect of acetone, lipase and sodium hypochlorite, assuming that polymer crystallinity should be increased by these chemicals in varying degrees. The highest degree of crystallinity was achieved after their treatment with lipase.
First artificial PHB granules were prepared under the terms of this thesis. The effect of used PHB solvent, ultrasonic bath temperature and time, solvent evaporation temperature and stabilizing agent nature was investigated using dynamic and electrophoretic light scattering. The most proper parameters were demonstrated at samples which were prepared by dissolving of PHB in chloroform, stabilizing with CTAB or lecithin, ultrasonifying at 35 °C followed by chloroform evaporating at 60 °C. Based on ATR-FTIR and Raman spectroscopy results, it was found out that PHB within the artificial granules were in crystalline form. The native PHB granules were isolated from Cupriavidus necator using either lysosyme, deoxyribonuclease and cell disruption by ultrasonification or digestion with alcalase, SDS and EDTA. Granules obtained by both isolation procedures were characterized by ATR-FTIR, Raman spectroscopy, light scattering techniques and DSC. According to the analyses results, the second mentioned procedure turned out to be more effective for obtaining the polymer in amorphous state. Furthermore, the polymer within granules recovered by using this procedure was thermally more stable. Last but not least, the native PHB granules samples were exposed to effect of acetone, lipase and sodium hypochlorite, assuming that polymer crystallinity should be increased by these chemicals in varying degrees. The highest degree of crystallinity was achieved after their treatment with lipase.
Description
Keywords
polyhydroxybutyrát, PHB granule, Cupriavidus necator, krystalinita, Ramanova spektroskopie, infračervená spektroskopie, diferenční kompenzační kalorimetrie, rozptyl světla, polyhydroxybutyrate, PHB granules, Cupriavidus necator, crystallinity, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, light scattering
Citation
KRATOCHVÍL, Z. Optimalizace postupu izolace a charakterizace amorfních PHB granulí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
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
2017-06-06
Defence
Dzik: Jaké další analytické metody by byly možné použít pro studium krystalinity studovaného polymeru?
Pekař: Jak se dostane voda dovnitř granulí tvořených hydrofobním polymerem?
Jaké vnější vlivy mohou působit na krystalizaci PHB?
Márová: Jak byly velké studované PHB granule?
Co tvoří obal PHB granule?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení