Browse
Recent Submissions
- ItemVývoj dvouvrstvých nanovlákenných materiálů pro fortifikaci střevních anastomózKlíčová, Markéta; Horáková Jana, doc. RNDr. Ph.D. :63138Závažné a mnohdy život-ohrožující pooperační komplikace, kterými jsou zejména anastomotický leak a peritoneální adheze, významně ovlivňují výsledky kolorektální chirurgie. V současné době neexistují dostupné komerční materiály, kterými lze efektivně preventovat zmíněné komplikace. Tato disertační práce reaguje na požadavky klinických lékařů, kterým takový material na trhu chybí a představuje vývoj unikátního vícevrstvého nanovláknitého materiálu navrženého speciálně pro krytí intestinálních anastomóz. Teoretická část práce uvádí čtenáře do složitostí postoperativních komplikací při kolorektální chirurgii a aktuálního stavu vývoje na poli nanovlákenných materiálů. Dvě přehledové studie nejen shrnují stávající znalosti, ale také identifikují souvislosti mezi publikacemi, a tak vedly k výběru vhodné metodiky výroby a výběru biodegradabilních materiálů pro vlastní vývoj. Byla zvolena metoda výroby materiálů pomocí electrospinningu a electrosprayingu na zařízení typu Nanospider. Bezjehlová technologie přípravy byla vybrána právě na základě podrobné literární rešerše, která ukazuje, že laboratorní metody vedou k přípravě nehomogenních vrstev, omezeným možnostem charakterizace, a také zpomalují následný transfer do komerční praxe. Syntetické polymery, zejména biodegradabilní polyestery jako polykaprolakton (PCL), jsou nejpoužívanějšími vstupními materiály při výrobě antiadhezivních nanovláken. Experimentální část zkoumá vliv různých sterilizačních metod na planární nanovlákenné materiály na bázi PCL. Vliv sterilizace, který je v literatuře často opomíjený, se stává stěžejním bodem s významným zájmem a citovaností v následných impaktovaných publikacích. Po ověření možnosti krytí anastomóz pomocí nanovláken byla pokračováno ve vývoji materiálů optimalizací plošné hmotnosti pro efektivní hojení anastomóz. Konzistentní provázání vývoje materiálů s požadavky a objevy klinických lékařů během prvotních implantací materiálů, vedlo ke stanovení dalších požadavků na vlákenné scaffoldy. Vývoj tak zahrnoval přípravu vícevrstvých vlákenných vrstev s hydrofilní vnitřní vrstvou a antiadhezivní vnější vrstvou, stejně jako představení hierarchických vlákenných materiálů, které jsou inspirovány nativním superhydrofobním povrchem lotosového listu. Kromě toho byly zkoumány nanovlákenné systémy pro řízené uvolňování léčiv na bázi PCL a antibiotika gentamicinu sulfátu. Funkčnost materiálů byla zkoumána v experimentálním modelu simulujícím složité hojení kolorektální anastomózy u prasat. Třítýdenní pozorovací období bylo zakončeno vyhodnocením levelu peritoneálních adhezí a úspěšnosti hojení anastomózy. Nový skórovací systém (Intestinal Wall Integrity Score) byl představen pro hodnocení hojení střevní stěny v místě anastomózy. Tato disertační práce přináší nové poznatky a inovativní řešení v oblasti gastrointestinální chirurgie, a pokládá základy pro vývoj materiálů, které mohou významně snížit závažné pooperační komplikace.
- ItemMulti-Layer Phase Change Materials System for Thermal Energy StorageYang, Kai; Militký Jiří, prof. Ing. CSc. :55135Cílem disertační práce je připravit a charakterizovat vícevrstvou tkaninu pro tlumení tepelných šoků z okolí s využitím materiálu s fázovou změnou (PCM) a ochranu před únikem PCM v kapalném stavu (nad a v oblasti změny fáze). Ačkoli jsou známy textilie obsahující PCM v různé formě (obvykle zapouzdřených v mikro kapsulích), existují stále problémy s jejich praktickým použitím. Množství PCM ve vláknech nebo tkaninách je omezené, protože se významně zhoršují jiné vlastnosti (např. mechanické vlastnosti, prodyšnost atd.). Navržená vícevrstvá textilie se skládá z vrstvy plněné PCM, bariérové vrstvy a ochranné vrstvy. Řízením mezifázové adheze roztavených PCM na bariérové vrstvě nebo ochranné vrstvě bylo zcela zabráněno jevu úniku. PEG a parafínový vosk byly vybrány jako vhodné PCM v připravené vícevrstvé textilii. Maximální množství PCM v připravené vícevrstvé tkanině bylo 45 % hmotnostních procent, což výrazně převyšuje množství kapsulí PCM na textiliích. Celková hodnota entalpie vícevrstvé tkaniny byla také vysoká, tj. 78 J/g, což podporovalo tepelné tlumící efekty. Kromě toho zavedení kovových mikročástic do vrstvy plněné PCM o zvýšilo přenos tepla celou vícevrstvou textilii. Zlepšení prodyšnosti připravené vícevrstvé tkaniny byl také realizováno úpravou vrstvy plněné PCM. Vrstva plněná PCM byla rozdělena na vzduchové kapsy a kapsy obsahující PCM. Zkomplikoval se však přenos tepla prodyšnější vícevrstvou textilií. Optimální velikost vzduchových kapes byla silně ovlivněna vzájemným přenosem tepla mezi PCM obsahující kapsami a vzduchovými kapsami. Výzkumná práce poskytla nejen novou alternativu k přípravě textilií obsahující PCM, ale také rozšířila aplikaci speciálních nanovlákenných membrán v inteligentních textiliích. Bylo ověřeno, že nanovlákenná PUR membrána začleněná do vícevrstvé textilie splňuje požadavky zabránění úniku PCM při fázových změnách a zajištuje jejich praktické použití.
- ItemNanovlákenný drenážní implantát pro léčbu glaukomového onemocněníKlápšťová, Andrea; Horáková Jana, doc. RNDr. Ph.D. :63138Disertační práce se zabývá vývojem nanovlákenného drenážního implantátu pro odvod tekutiny při neléčitelném glaukomovém onemocnění. Publikace týkající se využití nanovláken v terapii glaukomu nebyly na počátku vývoje ve světové literatuře zmiňovány. Z tohoto důvodu byl veškerý vývoj jedinečný a zahrnoval překonání několika problematických milníků. Výrobní technologií implantátu byla zvolena dobře známá metoda elektrického zvlákňování, která umožňuje produkci nanovláken v průmyslovém měřítku. Na základě literární rešerše a konzultací s očními chirurgy byly vybrány dva různé směry vývoje drenážních implantátů. První z nich byl vývoj nanovlákenného planárního implantátu napodobujícího strukturu trabekulární síťoviny. Druhým směrem byl vývoj tubulárního implantátu, který se v současnosti hojně využívá při mikroinvazivní glaukomové terapii. V rámci druhého experimentu bylo zkonstruováno zcela nové zařízení umožňující automatizovanou produkci na míru vyráběných tubulárních implantátů. Klíčovým aspektem práce bylo nalezení vhodného materiálu, který by splňoval požadavky na odolnost vůči buněčné fibrotizaci, což není v současné literatuře téměř diskutováno. Materiál byl v tomto ohledu podroben charakterizaci z morfologického, biologického i hydrodynamického hlediska. Výsledky práce ukazují, že veškeré požadavky splňuje biokompatibilní, nedegradabilní polymer polyvinylidenfluorid, který je zároveň při výrobě možné modifikovat polyetylenoxidem pro zajištění antifibrotických vlastností. Experimenty týkající se transportu kapalin nanovlákennými planárními a tubulárními útvary byly porovnány s odhadem funkce nativního systému v oku. Obě metody predikují, v porovnání s konvenčními přístupy snižování nitroočního tlaku, mnohem lepší vlastnosti, a jsou tak dobrým podkladem pro další vývoj implantátu.
- ItemVlastnosti omítkových kompozitů s vlákennou výstuží(2020-02-12) Samková, Alžbeta; Pechočiaková Miroslava, Ing. Ph.D. :55150Tato disertační práce je zaměřena zejména na vývoj a studium omítkových kompozitů s krátko-vlákennou výztuží. Problematika omítkových kompozitů je řešena z hlediska jejich mechanických a fyzikálních vlastností, které jsou důležitou součástí jejich návrhu a spolehlivého působení ve vyrobené konstrukci. Teoretická část práce se věnuje obecným vlastnostem a výrobě vlákenné výztuže a omítkové matrice. V experimentální části disertační práce byla nejprve stanovena délka a optimální množství krátko-vlákenné výztuže pro jednotlivé typy matric (vápeno-cementová, vápenná, sádrová, cementová). Na základě těchto experimentů a poznatků byly následně vyrobeny omítkové kompozity, které byly podrobeny základnímu mechanickému testování. Jedním z důležitých procesů probíhajících u stavebních materiálů je sorpce vlhkosti. Vlhkost může pronikat do materiálů z okolního prostředí, například vzduchu nebo země a ovlivňovat tak mechanické a chemické vlastnosti materiálů. Z tohoto důvodu se práce zabývá i testováním transportu kapalné vody omítkovým kompozitem. Nedostatečná akustická izolace a nekvalitní zvuková absorpce mohou vést k nadměrnému šíření hluku v budovách, a to může mít negativní dopad na lidský organismus. Tyto problémy jsou stále více diskutovaným tématem, z toho důvodu byl sledován vliv vlákenné výztuže na akustické vlastnosti omítkových kompozitů. Mimo mechanických vlastností kompozitů ve stavebnictví je v dnešní době poměrně aktuální požadavek na schopnost stínění elektromagnetického pole. Práce se tedy zaobírá otázkou, zda může mít krátko-vlákenná výztuž pozitivní vliv také na tyto specifické fyzikální vlastnosti daných kompozitních materiálů.
- ItemCharakterizace tahových vlastností pásků střihu na kotník kompresních ponožek a vývoj modelů pro aproximaci Laplaceova zákona(2020-02-12) Siddique, Hafiz Faisal; Mazari Adnan Ahmed, Ing. Ph.D. :63896Tahové vlastnosti kompresních ponožek hrají zásadní roli při vyvíjení přiměřeného radiálního tlaku, přímo spojeného s jejich pracovním výkonem a životností. Tyto vlastnosti jsou nasazovány pomocí různých druhů materiálů a strojních úprav. V této vědecko-výzkumné práci byly komerčně zakoupeny a nařezány vzorky ponožek, aby se vyhodnotily jejich fyzikální, strukturální a tahové vlastnosti a teorie vyvíjení kompresního tlaku. Současná výzkumná práce se tedy skládá ze dvou částí. Část 1 představuje vědeckou charakteristiku tahu proužku ponožky taženého k analýze, sílu při praktickém vytažení ve srovnání s experimentálním tlakem (Ps), srovnání mezi indexy tahu, experimentálním tlakem (Ps) a silou při praktickém vytažení. Tyto indexy tahu zahrnují zatěžovací energii (W), odlehčovací energii (W´), hysterezi (H) a tahovou linearitu (TL). Výsledky ukázaly, že hodnota síly při praktickém prodloužení (FL) má významný vliv na vysvětlení experimentálního tlaku (Ps). Rovněž se dospělo k závěru, že indexy tahu (W, W´, H a TL) statisticky vykazují významnost (hodnota R2 = střední až silná) pro sílu při praktickém a experimentálním tlaku. Část 2 se skládá z teoretického zkoumání kompresního tlaku pomocí techniky modelování a transformace Laplaceova zákona. Tato technika pomohla prozkoumat některé neznámé parametry, zejména deformovanou šířku (wf), skutečné napětí (T) / logaritmickou deformaci (T) / skutečný modul (ET). Pomocí těchto neznámých parametrů byl Laplaceův zákon přeměněn na dva nové matematické modely. Model 1 (T.Y.M) je založen na skutečném Youngově modulu a Model 2 (E.Y.M) je založen na inženýrském Youngově modulu a deformované šířce (wf). Kromě toho výsledky odhalily, že transformované modely model 1 a model 2 a základní Laplaceův zákon se dobře přibližují experimentálnímu tlaku (Ps). Stávající modely byly také porovnány s experimentálním tlakem za účelem analýzy jejich účinnosti. Nově transformované modely byly také statisticky porovnány s původním Laplaceovým zákonem a ukázalo se, že nově vyvinuté modely mají silnou významnou aproximaci k základnímu Laplaceovu zákonu.