Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 10
- ItemBiologický účinek nanomateriálů na bázi železa na jednotlivé druhy mikroorganismů i na mikrobiální komunity(Technická Univerzita v Liberci, ) Anh Huynh Nguyen, Nhung; ; Ševců Alena, RNDr. Ph.D. Skolitel : 61225Tato dizertační práce shrnuje dopady materiálů na bázi železa, konkrétně částic z magnetického Fe3O4 a nula-mocného železa (zero-valent iron, ZVI), studiem toxicity těchto částic a zavedením některých nově modifikovaných a pokročilých metod. Důležitým výstupem této práce je přechod ze studia jednotlivých mikroorganismů k přirozeně se vyskytujícím mikrobiálním společenstvům.Nejprve byly vybrány Fe3O4 materiály připravené pro bioaplikace, na nichž byly použity toxikologické metody laboratorního měřítka a to na jednotlivých bakteriálních kmenech. Biologický efekt těchto částic/materiálů byl sledován na dvou bakteriálních kmenech: gram-negativní Escherichia coli a gram-pozitivní Staphylococcus aureus. Základní metody modifikované pro Fe3O4 částice zahrnovaly stanovení rychlosti růstu, buněčné životaschopnosti, změny morfologie a poškození DNA. Metoda sledování rychlosti růstu byla stěžejní metodou především proto, že je snadno realizovatelná, levná a méně časově náročná ve srovnání s ostatními metodami, přičemž poskytuje užitečné informace o inhibici růstu a efektivní koncentraci (effective concentration, EC). Kombinace všech metod poskytla velmi dobrý nástroj pro popis výsledků toxicity. Účinek Fe3O4 materiálů byl výsledkem typu jejich funkcionalizace, metody syntézy a vybraného bakteriálního kmene. Dále byla sledována toxicita částic/materiálů z nula-mocného železa (ZVI), které je ve formě částic využíváno díky jejich vysoké reaktivitě pro remediaci znečištěné půdy, a podzemních nebo povrchových vod. Testované ZVI částice byly speciálně upravené pro in situ aplikace snížením tendence k agregování a zvýšením jejich mobility, přičemž jejich toxicita byla sledována na (1) půdní gram-negativní Pseudomonas putida v laboratorních podmínkách (aerobně), gram-pozitivní Clostridium perfringens (anaerobně) a jednobuněčné zelené řase Chlamydomonas sp.; (2) in situ na přirozeně se vyskytujících mikroplanktonních společenstvech. Testovací metody zahrnovaly stanovení rychlosti růstu bakterií/řas, životaschopnosti a změny morfologie bakterií, membránové integrity řas, vznik reaktivních kyslíkových radikálů (reactive oxygen species, ROS) a celkový vliv na bakteriální společenstva ve spodní a povrchové vodě. Nutno zdůraznit, že v této práci bylo na environmentálních vzorcích poprvé použito sekvencování příští generace. Při výzkumu bylo dosaženo těchto znalostí z hlediska použitých metod: (1) pro stanovení toxicity je nutné kombinovat metody, aby bylo dosaženo správné interpretace získaných výsledků; (2) je lepší vybrat takové metody, které lze převést z laboratoře i na výzkum in situ. Fe3O4 materiály vykazovaly výraznější negativní efekt na gram-pozitivních bakteriích oproti gram-negativním, a to jak v důsledku funkčních modifikací, tak v důsledku technologie přípravy těchto materiálů. Působení ZVI částic záviselo na jejich vlastnosti a podílu reaktivního Fe(0). Navíc bylo v rámci 24 hodinového laboratorního experimentu zjištěno, že ZVI částice měly negativní efekt především na anaerobní bakterie. V případě dlouhodobého in situ experimentu ZVI částice prokázaly určitý pozitivní účinek, tím že snižují vysoké koncentrace polutantů a tím umožňují bioremediační procesy. Účinek ZVI v podzemní a zásobní vodě v počátku aplikace často ukazova na jejich toxicitu, ale jelikož koncentrace ZVI rychle klesla díky reakcím s přítomnými organickými sloučeninami a přítomným kyslíkem, lze tvrdit, že jejich dopad na přirozeně se vyskytující mikrobiální komunity je velmi malý a spíš krátkodobý.
- ItemStudium migrace modifikovaných nanočástic na bázi elementárního železa(Technická Univerzita v Liberci, ) Parma, Petr; ; Černík Miroslav, prof. Dr. Ing. CSc. Skolitel : 56639Předkládaná práce se zabývá problematikou migrace nanočástic železa v pórovém prostředí. Práce se zaměřuje zejména na pokrok v možnostech studia migrace nanočástic železa související se sestrojením nového měřicího zařízení na bázi měření magnetické susceptibility elementárního (?) Fe. Sestrojené zařízení bylo nejprve testováno, stanoveny možné chyby měření a poté využito pro realizaci řady experimentů za účelem posouzení vlivu vybraných parametrů na transport studovaných nanočástic. Konkrétně byl proměřen vliv koncentrace suspenze, rychlosti dávkování suspenze, způsobu přípravy suspenze, typu použitého nanoželeza a přítomnosti vybraných povrchově aktivních látek na transport nanočástic. Experimenty byly provedeny v koloně naplněném křemenným pískem i v koloně naplněné zeminou z lokality. Řada experimentů byla provedena v kooperaci s pracovištěm VEGAS, University of Stuttgart a pracovištěm Fundació CTM Centre Tecnol?gic de Manresa ve Španělsku.V rámci práce byla vypracována matematická regresní metoda nahrazující dekonvoluci. Díky použití této metody ve spojení s experimentálně nalezenou kalibrační závislostí je možno efektivním a nedestruktivním způsobem zjistit koncentraci nanočástic v koloně.Experimentálně byla ověřena i možnost nedestruktivní analýzy obsahu elementárního železa ve vzorcích jader vrtů odebraných v místě sanace. Tato analýza může vést k optimalizaci sanací s využitím nanoželeza.
- ItemAutomatická detekce anomálií při geofyzikálním průzkumu(Technická Univerzita v Liberci, ) Kosková Třísková, Lenka; ; Novák Josef, Ing. Ph.D. Skolitel : 54885The study Automated anomaly detection in geophysical survey isthe application of machine learning and computer vision techniquesto the geophysical data. The two main applications were testedduring the research. The research is mainly focused on the surfacegeophysics. The fast scanning of an area for an appearance of a setof predefined anomalies is the main focus of the thesis. The researchwas applied to potential fields. Three types of detection were tested:image processing techniques, the supported machine learning withclassifiers and adaptive neural networks. The second applicationmentioned in the thesis is the application of the research resultsto a continuous monitoring process. The structure of the object isknown and all the significant temporal changes in the data are tobe detected and interpreted. The thesis gives a summary of thestate of the research on the selected topic. It includes a proposalof the algorithms and it summarizes the achieved results.
- ItemModification of Synthetic Polymeric Materials' Surface for Suppression of Biofilm Formation(Technická Univerzita v Liberci, ) Swar, Sumita; ; Stibor Ivan, prof. Ing. CSc. Skolitel : 55180Nosokomiální infekce (NI) představují významný problém pro hospitalizované pacienty kde téměř polovina infekcí je zprostředkována nerůznějšími lékařskými nástroji. Tyto nástroje obsahují části nebo jsou celé z polymerních materiálů typu polyamidů (např. Nylon 6) a polyesterů (např. PET). Tyto polymery se běžně používají v řadě zavedených biomedicinských aplikací, jako jsou katetry, stenty, srdeční chlopně, krycí materiály pro popáleniny a řadu dalších pomocných materiálů. Modifikace povrchu těchto a dalších polymerů je jednou z možností jak upravovat vlastnosti a s nimi spojenou aplikovatelnost těchto biomedicinských materiálů. Vhodnou funkcionalizací povrchu lze dospět k matertiálům biokompatibilním, antibakteriálním, a/nebo rezistentním k tvorbě a ulpívání biofilmu. V první části byl rozpracován postup pro modifikaci povrchu polyesterů (konkretně PET) využívající reakci esterových funkcí s Grignardovými a organolitnými organokovovými činidly. Reakcí se do povrchové vrstvy vnáší hydroxylová skupina, ale zároveň i dva organické zbytky, odpovídající použitému organokovovém činidlu. Tím lze povrchovou vrstvu modifikovat v širokých mezích. Reakci lze monitorovat řadou technik, zde bylo využito měření kontaktního úhlu, volné povrchové energie, měření fluorescenční intenzity (po vhodném fluorescenčně aktivním označení účinkem dansyl chloridu). Vedle toho byly interpretována data SEM, AFM, i IČ analýz. Biologická aktivita modifikovaných povrchů byla testována na kmenech: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, methicillin-resistentní Staphylococcus aureus (MRSA) a Pseudomonas aeruginosa. Biokompatibilita vyšší než 70 % byla zjištěna u některých materiálů s modifikovanou povrchovou vrstvou. Druhá část popisuje studii, jejíž podstatou je aplikace účinné redukce amidické funkce polyamidů (zde Nylon 6) účinkem diboranu a jeho komplexů. Tato reakce byla ihned následována funkcionalizací (alkylací) vznikajícího aminu. K tomu bylo využito benzyl chloridu (C6H5CH2Cl) a poly(ethylen glycol) methyl ether tosylátu (H3C-PEG-OTs). Volbou alkylačních činidel bylo možné měnit povrchové vlastnosti výchozích polyamidů v širokých mezích. Takto získaný modifikovaný Nylon 6 vykazoval zajímavé vlastnosti se silně potlačenou tvorbou biofilomu. Výsledné vlastnosti polymeru byly závislé nejen na použitém činidle, ale také na využitých reakčních podmínkách. Pro další funkcionalizaci byly využity i nanočástice Cu spontánně tvořící povlak na Nylonu 6. Byl vyzkoušen i jiný postup funkcionalizace redukovaného polyamidu účinkem N,N-disukcinimidyl karbonátu (DSC). Vlastnosti takto získaných modifikovaných povrchů byly testovány s využitím analogických metodik a postupů, které se osvědčily u polyesterů. Většina vzorků s modifikovanými povrchy byla shledána jako cytokompatibilní. Ve třetí části jsou popsány naše výsledky při syntéze Cu NPs, které byly využity pro funkcionalizace polyamidů. Vzniklé nanočastice byly charakterizovány s využitím běžných metod a postupů jako jsou: dynamický rozptyl světla (DLS), elektronová mikroskopie (SEM), UV-VIS a FT-IR spektroskopie.
- ItemInterferometrie s řízenou změnou fáze pro měření vlastností planparalelních optických elementů(Technická Univerzita v Liberci, ) Matoušek, Ondřej; ; Lédl Vít, Ing. Ph.D. Skolitel : 55721Předkládaná disertační práce je zaměřena na výzkum a vývoj metod interferometrie s řízenou změnou fáze, kdy hlavní důraz je kladen na přesné měření planparalelních optických elementů. Měření tvaru planparalelních elementů je velmi žádoucí, avšak značně problematické z důvodu překrývání několika interferenčních obrazců, které znemožňuje jejich vyhodnocení. Metoda prezentovaná v první části práce je realizována na modifikovaném Fizeau interferometru se dvěma referenčními rovinami. Vhodnou konstrukcí experimentálního uspořádání a použitím lineárního ladění vlnové délky laseru je docíleno oddělitelnosti jednotlivých interferenčních obrazců ve frekvenční oblasti. Jejich vyhodnocením je získán komplexní popis vzorku, a to vše v jediné měřící sekvenci. Výsledkem je nejen informace o tvaru čelních ploch, ale takéo klínovitosti vzorku a informace o vnitřním rozložení indexu lomu. Druhá část práce je zacílena na další rozvoj a optimalizaci metody, a to také s ohledem na budoucí implementaci v průmyslu. S využitím čtveřice laditelných laserových diod byl vyvinut a ověřen postup absolutního měření vzdáleností s přesností srovnatelnou s relativní interferometrií, tedy na zlomky vlnové délky světla. Jedním ze zcela unikátních výstupů je aplikace této metody na měření planparalelních elementů. V závěru práce je úspěšně demonstrováno celoplošné měření absolutní fyzické tloušťky elementu, a to zcela nezávisle na indexu lomu materiálu.