Studentská vědecká konference

Chytré polymerní hydrogely získávají velkou pozornost díky vysokému potenciálu pro využití v tkáňovém inženýrství. V této práci byly pro kultivaci buněk úspěšně připraveny hydrogely na bázi N-isopropylakrylamidu s různými stupni zesíťování. Morfologie připravených hydrogelů byla charakterizována skenovací elektronovou mikroskopií. Chemické složení bylo potvrzeno infračervenou a ultrafialovou spektroskopií s Furierovou transformací. Dolní kritická rozpouštěcí teplota připravených hydrogelů byla analyzována refraktometricky. Pro zvýšení vodivosti hydrogelů byly navíc přidány polypyrrolové nanotrubice. Zvláštní pozornost byla věnována mechanickým vlastnostem připravených hydrogelů. Ukázalo se, že připravené hydrogely jsou netoxické a vhodné pro buněčnou kultivaci.  

Uhlíkové atomy mají jedinečnou vlastnost podílet se na pevných kovalentních vazbách s jinými atomy uhlíku nebo s nekovovými prvky. Toto umožňuje uhlíku vytvářet širokou škálu nanostruktur, které vykazují jedinečné fyzikální, chemické, mechanické a elektrické vlastnosti. Jsou proto hojně využívány v různých průmyslových oblastech, např. v leteckém a automobilovém průmyslu nebo v lékařství. Uhlíkové nanostruktury mohou být připraveny pomocí laserové modifikace, což je značně výhodné z hlediska čistoty produktu, rychlosti přípravy a možnosti přípravy z velkého množství zdrojů. Jedním z těchto zdrojů mohou být tenké PLLA vrstvy dotované grafenovými nanopeletami. Cílem této práce  je optimalizace přípravy těchto vrstev metodami „solvent-casting“ a „spin-coating“ a jejich modifikace tepelným namáháním a laserovým zářením. Analýza a studium připravených vrstev jsou v první fázi založeny na stanovení tloušťky připravených vrstev pomocí optického mikroskopu v konfokálním módu a zjištění povrchové morfologie.

Cílem práce byla příprava homogenních kompozitních fólií polydimethylsiloxanu (PDMS) s nanostrukturami, a to především uhlíkovými nanovlákny, pomocí metody solvent castingu. Povrchy takto připravených fólií byly modifikovány argonovým plazmatem, tepelným namáháním či depozicí nanovrstev ušlechtilého kovu. Následně byly připravené fólie charakterizovány z hlediska jejich povrchové morfologie (mikroskopií atomárních sil, laserovým konfokálním mikroskopem, rastrovacím elektronovým mikroskopem), chemického složení (rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií) a také smáčivosti (goniometricky). Modifikace povrchů obecně vedly k nárůstu drsnosti povrchu, změně morfologie, zvýšení smáčivosti a v případě plazmaticky modifikovaných povrchů docházelo k tvorbě periodických vlnitých struktur, jejichž tvorba byla následně záměrně indukována a zkoumána. Potenciál těchto kompozitních materiálů spočívá především v biokompatibilitě PDMS, tudíž použitelnosti v tkáňovém inženýrství, ve vývoji flexibilní elektroniky či senzorů zabudovatelných přímo do lidského těla.

Ačkoliv je kontaminace povrchů v nemocničních zařízeních dlouhodobě známá, dnes, v době celosvětové pandemie, je omezení mikrobiálního růstu a zabránění vzniku rezistentních kmenů na površích obzvlášť významné. Jedním z možných opatření je tyto povrchy modifikovat a tím jim antimikrobiální vlastnosti přidělit. Pro tyto účely jsou velmi zajímavé některé kovové nanomateriály – zejména stříbro a měď, která je v porovnání se stříbrem komerčně dostupnější. Efektivita antibakteriálního účinku kovových plazmon-aktivních NP může být navíc zvýšena excitací lokální povrchové plasmonové rezonance (LSPR) při působení světla. V této práci byly připraveny měděné nanočástice, u kterých byla prokázána zvýšená inhibice růstu bakterií zejména při použití světla. V neposlední řadě byly studovány mechanismy působení antibakteriálních účinků měděných nanočástic

Poly(etheretherketon) (PEEK) je nově studovaný polymerní biomateriál pro výrobu implantátů. V biomedicíně se stal oblíbeným pro své výborné mechanické vlastnosti, tepelnou stabilitu a chemickou odolnost. Mimo to nevykazuje žádnou mutagenní a toxickou aktivitu. PEEK však disponuje nižší povrchovou smáčivostí, což může omezovat jeho využití. Jeho povrch je proto potřeba vhodně modifikovat. Tato práce se zabývá změnami povrchových vlastností PEEK způsobené modifikací plazmatem za zvýšené teploty. Povrch polymerní fólie byl modifikován po různou dobou depozice (60, 120, 240 a 480 s) při různé teplotě (25. 37, 80, 100 a 121 °C). Výběr teploty vychází z praktických aplikací, kdy například 37 °C je teplota fyziologického prostředí lidského těla nebo 121 °C odpovídá teplotě sterilizace. Povrchové vlastnosti takto modifikovaného polymeru byly charakterizovány pomocí goniometrického měření smáčivosti, gravimetrie, mikroskopie atomárních sil (AFM) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS).  

Cílem této práce je úprava rozhraní polovodičových struktur (Z-schematických hybridních katalyzátorů) s potenciálním využitím pro fotolýzu vody. Jako komponenty pro fotokatalyzátor byly vybrány oxid wolframový a sulfid kademnatý pro svou vhodnou a komplementární pásovou strukturu. K úpravě jejich rozhraní bylo užito žíhání při různých teplotách. Od teploty 400 °C pozorujeme vznik nové struktury, kyslíkově vakantního oxidu wolframového WO_3-x, od teploty 500 °C a vyšších pak pozorujeme další novou komponentu – wolframan kademnatý Cd(WO₄). WO_3-x se oproti původnímu WO₃ stává lépe vodivým. Cd(WO₄) má potenciál fungovat na rozhraní WO₃/CdS jako elektronový mediátor a tím zlepšit katalytickou účinnosti oddělením center s redoxně aktivnějšími nosiči náboje a plynulejším přechodem náboje mezi energetickými pásy komponent utvořením elektronové kaskády. Se zvyšující se teplotou žíhání pozorujeme zvyšování krystalinity sulfidu kademnatého, což je považováno jako další krok ke zlepšení fotokatalytické aktivity. Procesem sintrace můžeme u všech žíhaných vzorků pozorovat lepší kontakt komponent. Kaskádová heterojunkce WO₃/ Cd(WO₄)/CdS vzniklá žíháním materiálu na 700 °C má z připravené řady vzorků nejlepší katalytickou aktivitu pro fotolýzu vody.  

Stereochemie hraje velkou roli ve výrobě a vývoji léků. Organismus je soustavou chirálních komponentů, a proto chirální vlastnosti léčiva jsou významné při určování jeho farmakologických účinků. V posledních letech vzrostl zájem o enantioselektivní detekci opticky aktivních látek za účelem kontroly kvality lékařských preparátů.  Několik běžně používaných analytických postupů enantioselektivní detekce jsou ovšem založené na technicky-náročných postupech. Tato práce se zaměřuje na enantioselektivní detekce léčiv prostřednictvím chiralní Ramanovi spektroskopie s použitím hybridních struktur typu AuNPs@MOF. Byly připraveny plazmon-aktivní Au nanostruktury, na povrch kterých byl naroubován film homochiralního MOF – L-ZnAlaCl. Tento MOF je schopen k enantioselektivní adsorpci chirálních analytů.  Metoda navázání filmu MOF na povrch zlatých nanočástic byla optimalizována a ověřena několika nezávislými technikami, SERS odezva připravených nanostruktur byla optimalizována a zatím ověřena na řadě modelových analytů.   

Nahrazení běžných redukčních a oxidačních činidel v tradiční organické chemii a chemické technologii přináší řadu ekologických a ekonomických výhod. Mezi ně patří například snížení množství odpadních produktů, rychlost, jednoduchost a nižší náklady. Alternativní cestu reprezentuje organická elektrochemie, která umožňuje provádět redoxní reakce přímo, bez použití dalších chemikálií. Současný trend představuje zapojení světla do procesu, díky kterému lze dosáhnout vyšší selektivity.  Tato práce se zabývá fotoelektrochemickou aminací C-H vazby arenů, o kterou je zájem především díky všudypřítomnosti arylových C-N vazeb v léčivech, přírodních produktech, agrochemikáliích, pigmentech a optoelektronických materiálech. Elektrody byly vytvořeny z periodického polymerního substrátu s deponovaným kovem. Dalším krokem byla optimalizace reakčních podmínek a použitých elektod. K ověření funkčnosti dané metody a k doladění detailů byla provedena modelová reakce mezi anisolem a pyrazolem.   

Uhlík, prvek mnoha forem a různých vlastností. Jedna z posledních objevených forem uhlíku je Q – uhlík, jehož příprava není vůbec jednoduchá a vyžaduje velmi specifické podmínky. Pokud nejsou podmínky pro vznik Q-uhlíku ideální, je možné připravit stejnými metodami jiné a nové formy/struktury uhlíku, které mohou mít také unikátní a jedinečné vlastnosti. Tyto formy vznikají díky vysoké schopnosti uhlíku se různě vázat a jednotlivé formy uhlíku nachází uplatnění v mnoha odvětvích. Cílem práce je příprava a charakterizace nanostruktur a kompozitů typu Au/C a Au/C/Au. K přípravě jednotlivých vzorků byly použity dvě metody (napařování a naprašování). Pro vzorky typu Au/C byly obě vrstvy připraveny metodou naprašování. V případě vzorku Au/C/Au byly použity v kombinaci obě výše uvedené metody. Vybrané vzorky byly na jednu hodinu vystaveny tepelnému namáhání při 280 °C a následně byly modifikovány laserovým zářením. Charakterizace takto připravených vzorků spočívala nejprve ve studiu povrchové morfologie.  

Deriváty celulózy se díky své rozpustnosti ve vodě nebo běžných organických rozpouštědlech, biokompatibilitě a biodegradabilitě a nízkých nákladech na výrobu jeví jako vhodné nosiče pro řízenou dopravu a uvolňování léčiv do organismu. Tato práce se zabývala přípravou nanočástic stříbra fotochemickou redukcí AgN0₃ v různých derivátech celulózy. Nejprve byly zkoumány ve vodě rozpustné deriváty karboxymethylcelulóza (CMC) a hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) společně se stříbrem ve formě roztoků, dále byly z těchto roztoků připraveny fólie a pomocí spin-coatingu tenké vrstvy na skleněných substrátech. Vlastnosti těchto vzorků byly studovány pomocí UV-VIS spektrometrie, IČ spektrometrie, konfokální mikroskopie, gravimetrie a metody dynamického rozptylu světla (DLS). Následně byla zkoumána možnost přípravy micel se stříbrnými nanočásticemi z roztoku ethylcelulózy (EC) v dichlormethanu s přídavkem CTAB (hexadecyltrimethylamoniumbromid) a vodného roztoku AgN0_3. Dále bude optimalizován poměr koncentrací výchozích látek tak, aby bylo dosaženo požadované velikosti stříbrných nanočástic a jejich dalších vlastností, jako je například antibakteriální účinek.