Studentská vědecká konference

Anorganické nekovové materiály mají nezastupitelnou úlohu při výrobě zubních náhrad. Zvolit nejvhodnější materiál není vždy jednoduché, protože příliš tvrdá dentální náhrada může poškodit protilehlé přírodní zuby. Kromě keramiky se z anorganických materiálů ve stomatologii používají sádry ke zhotovení modelů náhrad. Pro jejich kvalitní opracování v zubních laboratořích je nutné, aby splňovaly vyšší nároky na pevnost oproti běžným sádrám. Cílem práce bylo hodnocení tvrdosti komerčně dostupných a laboratorně připravených biokeramických kompozitů (lithium disilikátových, leucitových a zirkoničitých), které jsou běžně používané pro korunkové náhrady. Zirkoničitá keramika vykazuje vysokou tvrdost a je zde riziko abraze antagonních zubů. Tento problém lze vyřešit navrstvením leucitového kompozitu na plně krystalické keramické jádro. Proto bylo provedeno měření tvrdosti laboratorně připravených leucitových kompozitů v závislosti na obsahu krystalické fáze. Tvrdost kompozitů IPS e.max CAD (6,57 GPa) a IPS Empress CAD (7,35 GPa) byla porovnána s tvrdostí přírodních zubů odlišného typu, stáří a stavu. V dílčím kroku byly také charakterizovány a hodnoceny dentální sádry typu II. Jejich tvrdost byla diskutována s ohledem na složení, velikost částic a předepsaný hydraulický koeficient.

Zpětná precipitace je jedním ze tří dějů probíhajících při korozi skla. V dnešní době existuje nejméně informací pro popis tohoto děje, a proto je stále ve fázi výzkumu. Tento děj je v mnoha případech nežádoucí (potravinové a farmaceutické obaly), v jiných však může být žádoucí (bioaktivní skla). Cílem práce bylo pomocí řady analytických metod potvrdit děj zpětné precipitace a charakterizovat vysrážené produkty. V experimentální části byly prováděny statické modelové testy loužení na vybraných typech obalových skel – bezbarvé, hnědé a zelené. Skla byla použita ve formě skelných drtí, které byly louženy v demineralizované vodě při teplotě 60 °C po dobu 1-3 h a 1-60 dní. Z výsledků je patrné, že u všech testovaných skel byl potvrzen děj zpětné precipitace. Precipitáty se objevily jak na povrchu skel, tak i v loužicích roztocích. Rentgenová difrakce ukázala, že se vysrážely 2 typy zeolitů – zeolit X a zeolit SSZ-24. Dále byl  určen způsob rozpouštění testovaných skel pomocí kinetického modelu vytvořeného na ÚSK VŠCHT Praha. Všechna testovaná skla se rozpouštěla inkongruentně. Možné precipitáty byly také určeny pomocí databáze FactSage©. Tyto teoreticky předpovězené precipitáty zhruba odpovídaly experimentálním výsledkům.

Práce se zabývá alkalicko-křemičitou reakcí (ASR) v betonech a maltách, která je jednou z možných příčin poruch betonových konstrukcí. Hlavním cílem bylo zkoumat vliv produktů po fluidním spalování uhlí s různým množstvím CaO na ASR. Část experimentální práce se navíc zabývala vlivem přídavku pěnoskla do maltových trámečků. Ke studiu ASR byla použita urychlená dilatační zkouška dle normy ASTM 1260, část experimentální práce byla navíc doplněna o dilatační zkoušky dle normy ČSN 72 1179 spolu se studiem mechanických vlastností. Na počátku práce bylo nutné vyřešit otázku málo reaktivního kameniva, které neumožňovalo jednoznačně vyhodnotit, do jaké míry mají přidané látky vliv na ASR. Tento problém byl vyřešen přidáním skleněných střepů za část kameniva, čímž se podařilo reaktivitu zvýšit. Hlavní experiment podle normy ASTM 1260 s produkty po fluidním spalování uhlí o různých obsazích CaO prokázal, že tendence eliminovat ASR roste se snižujícím se obsahem CaO ve vzorcích. Malty se 100% náhradou pěnoskla za kamenivo měly kladný vliv na eliminaci ASR dle prováděných zkoušek, nicméně vzhledem k pórovitému charakteru pěnoskla se tato zkouška sledování ASR nejeví jako průkazná.

Biomateriály jsou látky, které je možné využít k nahrazování poškozených či nevyvinutých tkání a orgánů. Nejdůležitějším předpokladem pro všechny materiály, které přijdou do kontaktu s tělním prostředím je biokompatibilita. Tímto pojmem rozumíme schopnost být přijat organismem a nevyvolat zánětlivé reakce. Biosklo řadíme do bioaktivních materiálů, pro které je typická schopnost indukce vzniku hydroxyapatitu (HAp) a vazba s okolní tkání. K testování bioaktivity se využívá in vitro test ISO 23317:2014, při kterém je materiál vystaven simulované tělní tekutině (SBF), do které je kvůli udržení pH přidán pufr TRIS. Z mé předchozí práce plyne, že pufr ovlivňuje tvorbu HAp a tím i výsledky in vitro testů. Byla pozorována detailní interakce bioskla a SBF s a bez TRISu v krátkých časových intervalech. Během sedmidenního statického in vitro testu byla v daných časech analyzována hmotnost a změna materiálu pomocí BET, OM, SEM/EDS, XRD a XRF. Byly odebírány výluhy roztoků pro sledování koncentrace iontů Ca²⁺, (PO₄)^3-, Si⁴⁺ a bylo měřeno pH. Krystalická HAp vrstva se vytvořila pouze po interakci s pufrovaným roztokem, zatímco v nepufrovaném roztoku se vytvořila amorfní vrstva z Si, Ca a P. Tyto závěry potvrzuje i změna hmotnosti a nárůst specifického povrchu materiálu z pufrovaného roztoku.

Roztoky želírujících látek, jako jsou želatina, karagenan či agar, jsou za vyšší teploty čistě viskózní, s klesající teplotou dochází k jejich zesíťování a vzniká viskoelastická soustava, resp. elastická pevná látka (gel), čehož se využívá v potravinářském, kosmetickém i farmaceutickém průmyslu pro dosažení vhodné textury produktů. Želatina je bílkovina přírodního původu, která se získává hydrolýzou kolagenu z vepřové nebo hovězí kůže. Ve farmaceutickém průmyslu se využívá zejména pro výrobu měkkých a tvrdých kapslí, jako pomocná látka (pojivo), k řízenému uvolňování aktivní látky, ve tkáňovém inženýrství atd. Oscilační reometrie je metoda pro kvantitativní charakterizaci viskoelastického chování materiálů a je vhodná mimo jiné pro sledování změn v charakteru materiálů v závislosti na teplotě nebo čase. V této práci byly měřeny viskoelastické vlastnosti (fázový úhel, reálná a imaginární části smykového modulu) vodných roztoků želatiny (1–5 hm. %) v závislosti na teplotě pomocí přístroje Haake MARS III v uspořádání válec-válec. Měření probíhalo v rozmezí teplot 30 až 5 °C s rychlostí chlazení 0,2 °C/min. Zároveň bylo vyzkoušeno několik teplotních režimů za účelem najít režim vhodný pro přípravu částicových kompozitů s želatinovou matricí metodou lití do kovových forem.

Skla pro farmacii se převážně využívají k uchovávání roztoků. Při styku skel s roztokem může docházet k uvolňování složek ze skla, což může způsobit znehodnocení roztoku. Chemická odolnost proto hraje důležitou roli při výrobě skla používaného ve farmaceutickém průmyslu. Avšak normy dané platnou legislativou určené k hodnocení chemické odolnosti jsou převážně zkoušky proti destilované vodě. Tato práce se proto zabývala modelovým testováním drtí vybraných druhů skel proti běžně užívaným roztokům citrátu sodného a draselného při zvýšené teplotě (98, 80, 60 °C) po dobu 1-72 h a 2 měsíců. Ve výluzích bylo stanoveno množství vyloužené složky Si pomocí AAS, indikující rozpouštění skelné sítě. Změny na povrchu skel byly sledovány optickým mikroskopem. Z naměřených hodnot je zřejmé, že drtě loužené v roztocích citrátů korodovaly více než drtě loužené v destilované vodě. Všechny typy skel se významně rozpouštěly již ve slabém roztoku citrátu (1% vodný roztok). Korozivní účinky citrátů narůstaly s jejich vyšší koncentrací. Dlouhodobým působením citrátů na sklo za zvýšené teploty (60 °C) docházelo ve výluzích k tvorbě precipitátů ve formě hydratovaného SiO₂ nebo zeolitů (flörkeite a faujasite), jejichž složení bylo zjištěno RTG difrakcí.  

Pro snižování emisí CO₂ ve stavebnictví je nutné hledat nové materiály využitelné jako příměsi do cementu. U těchto látek je důležitá jejich pucolánová aktivita, tedy schopnost reagovat s hydroxidem vápenatým za vzniku pojivové C-S-H fáze. Cílem práce bylo zjistit pucolánovou aktivitu kalcinovaných skrývkových jílů z lomu Bílina (L1 – L9), kaolinitického písku (KP), glaukonitického jílu (GL) a odprašků z výroby lupku (RON). Pucolánová aktivita byla zjišťována pomocí Frattiniho testu ve smyslu normy ČSN EN 196-5. Dále byl měřen index pevnostní aktivity (SAI) na trámcích o velikosti 40 x 40 x 160 mm.  Bylo zjištěno, že kalcinované jíly z lomu Bílina spolehlivě vykazují pucolánové vlastnosti pomocí Frattiniho testu při výpalu na teplotu 850 °C. Snížením teploty na 650 °C došlo u části vzorků ke snížení pucolánové aktivity a vzorky se tak jeví jako neaktivní. Pevnostní index aktivity byl u vybraných vzorků z časových důvodů studován již po 7 dnech hydratace. Na rozdíl od Frattiniho testu zkoušky SAI potvrdily pucolánovou aktivitu všech jílů pálených jak na 650 °C, tak na 850 °C.  

Skla s luminiscenčními vlastnostmi jsou v dnešní době podrobně zkoumána. V kombinaci s electro-spinningem lze připravit polymerová nanovlákna s průměrem několika stovek nanometrů se skelnými částicemi. Tato vlákna by mohla mít uplatnění v medicíně jak při fotodynamické terapii léčící zhoubné nádory, tak pro léčbu kožních chorob, jako jsou akné, ekzémy a další. Výhodou nanovláken je jejich velká plocha, kde by se tento potenciál mohl využívat v kombinaci s fotosenzitivní látkou a blízkou polohou luminiscenčních částic skla. Cílem této práce bylo připravit křemičité sklo dopované oxidem europia, které se po rozemletí na částice v řádech několika mikrometrů použije s nosným polymerem pro electro-spinning za účelem vytvoření nanovláken se skelnými částicemi.