Studentská vědecká konference

Optické vlastnosti heterogenních materiálů (resp. soustav) jsou ovlivněny inkluzemi o odlišném indexu lomu. V případě absorbujících inkluzí i jejich absorpčním indexem. Přítomnost částic v suspenzi se projeví jejím zakalením, stejně jako je průhlednost transparentní keramiky typicky snížena přítomností pórů. V případě keramiky připravené metodou SPS také inkluzemi uhlíku. Transmitanci lze modelovat pomocí Mieovy teorie (a jejích aproximací) v závislosti na velikosti inkluzí anebo na vlnové délce. Obě tyto závislosti byly modelovány a detailně zpracovány do trojrozměrných grafů. Literatura obvykle při modelování transmitance uvažuje jednu velikost inkluzí (nabízí se otázka, jestli byla průměrná velikost inkluzí zvolena vhodně), a proto byla v této práci transmitance heterogenních systémů modelována pro celé rozdělení velikosti absorbujících a neabsorbujících inkluzí. Tyto výsledky byly následně srovnány s experimentálně naměřenými hodnotami. Cílem této práce je ukázat vliv rozdělení velikosti inkluzí na průhlednost heterogenních systémů a také zjistit, zda existuje vhodný průměr velikosti inkluzí, který dobře reprezentuje rozdělení jejich velikosti. Tyto poznatky mají dále sloužit pro snadnější předpověď transmitance heterogenních systémů jako je např. transparentní keramika.

Práce se zabývá charakterizací keramického materiálu připraveného 3D tiskem technologií SLA., tj. stereolitograficky z fotocitlivé pryskyřice s nanočásticemi SiO₂. Byla provedena reologická analýza výchozí pryskyřice, analýza mikrostruktury vzorků po tisku a po výpalu, analýza deformace vzorků po výpalu a byla vyhodnocena pevnost vzorků po výpalu. Výsledky analýz by měly posloužit v další práci k případným úpravám složení keramické pryskyřice pro získání nových užitných vlastností a možností aplikace 3D tisku keramiky.  

řžžřčrrččSimulovaná tělní tekutina (Simulated Body Fluid; SBF) kopíruje anorganickou část lidské krevní plazmy a využívá se pro in vitro testování kostních implantátů. SBF namíchaný podle (ISO 23317) má oproti lidské plazmě nízký obsah (HCO₃)^- iontů a navíc pro udržení neutrálního pH využívá syntetický pufr TRIS. Tyto odchylky od reálné plazmy ústí v pozitivně falešné výsledky in vitro testů. Cílem práce bylo připravit roztok SBF s reálnými koncentracemi iontů a bez přidaného pufru TRIS (SBF 27) a otestovat ho na vysoce reaktivním sklokeramickém materiálu připraveného ze skla Bioglass®.  Během staticko-dynamického in vitro testu byl roztok SBF každých 24 hodin vyměňován za čerstvý a zároveň byly odebírány výluhy na analýzy Ca²⁺ a (PO₄)^3- iontů a měřena koncentrace Si jako indikátoru rozpouštění (AAS) sklokeramického scaffoldu. Hodnota pH rostla, podobně jako při testu s pufrem TRIS. Materiál byl analyzován pomocí XRF, XRD, SEM/EDS a BET před i po testu. Bylo zjištěno, že bez pufru TRIS se na povrchu sklokeramiky tvoří Ca-P fáze amorfní povahy (ACP).

V rámci seminární práce byla provedena charakterizace mikrostruktury pomocí programu LUCIA G (Laboratory Imaging s.r.o, ČR) na SEM snímcích kompozitní keramiky Al₂O₃-ZrO₂ s různým složením (0, 20, 40, 60 a 80 obj. % oxidu zirkoničitého). Pomocí stereologických vztahů byly stanoveny všechny globální metrické deskriptory, které lze určit pomocí planární sondy (na řezu): objemová frakce, hustota rozhraní a hustota integrálu středního zakřivení, a s nimi související velikosti: střední délka úseků zrn a fázových oblastí a Jeffriesova velikost zrn. Naměřené objemové frakce mají maximální odchylku 4,5 % a naznačují, že vzorky nebyly optimálně homogenizované. Velikosti jednotlivých zrn (střední délka úseků a Jeffriesova velikost) mají podobný průběh. Se zvyšující se objemovou frakcí oxidu zirkoničitého dochází ke zmenšení korundových zrn. S přibývajícím množstvím fáze narůstá naměřená velikost fázových oblastí (aglomerátů).  

Geopolyméry predstavujú alkalicky aktivované materiály vznikajúce polykondenzáciou, ktorá zahŕňa reakciu hlinitokremičitanového prekurzoru s alkalickým aktivátorom. Vďaka svojím výhodným vlastnostiam, medzi ktoré patrí vysoká skorá pevnosť, majú tieto materiály široký rozsah využiteľnosti. V práci sme sa zamerali na prípravu geopolymérnych zmesí na báze metakaolínu (Mefisto K₀₅ a Mefisto LB₀₅, České lupkové závody, a.s.), vodného skla a hydroxidu sodného. Zmesi sa líšili hodnotou silikátového modulu M_S (M_S = 1,0; 1,2; 1,4 a 1,6) a obsahom Na₂O (w_Na2O = 10 a 15 hm. %). Pred mechanickou skúškou sme zistili rozmery testovaných teliesok pomocou posuvného meradla a následne sme vykonali skúšky pevnosti v tlaku. Z experimentálne získaných hodnôt pevností a vizuálneho posúdenia vzhľadu vzoriek vyzretých geopolymérnych zmesí sme určili ich optimálne zloženia. Vzorky s vyšším obsahom Na₂O vykazovali po 28 dňoch od prípravy vyššie pevnosti ako telieska s nižším obsahom Na₂O. Na telieskach pripravených z metakaolínu Mefisto K₀₅ so zvyšujúcim obsahom Na₂O a hodnotou silikátového modulu sme pozorovali trend zmenšovania veľkosti. Naopak, všetky telieska tvorené metakaolínom Mefisto LB₀₅ mali tendenciu zväčšovať svoju veľkosť počas zrenia voľne na vzduchu.

V současné době jsou skla s oxidy vzácných zemin velice užitečným zdrojem světla pro medicinské aplikace, například pro diagnostiku nebo léčbu rakoviny. Důvodem jsou jejich fluorescenční vlastnosti.  Fotodynamická terapie je moderní metodou, která se používá v nádorové terapii. Jedná se o postup využívající záření o přesné vlnové délce působící na speciální látky zvané fotosenzibilizátory, které se přednostně akumulují v nádorových buňkách. Po ozáření se ve fotosenzitivní látce iniciuje fotochemická reakce, jejímž produktem jsou vysoce reaktivní formy kyslíku, jež se podílejí na destrukci nádorových buněk s minimálním poškozováním okolních tkání.  Cílem mé práce je připravit skla na bázi SiO₂ – P₂O₅ – CaO – Na₂O dopovaná lanthanoidy a charakterizovat jejich optické vlastnosti pro použití ve fotodynamické terapii. Skla byla tavena v PtRh kelímku po dobu 150 min při 1400°C a následně byla temperována po dobu 60 min při 550°C. U připravených vzorků byly proměřeny jejich transmitance i luminiscence a diskutován vliv chemického složení na tyto optické vlastnosti.  

Pro sedm připravených druhů optických skel byly změřeny jejich optické vlastnosti, především luminiscenční spektra excitovaná zeleným laserem o vlnové délce 533 nm a modrým laserem o vlnové délce 405 nm. Šest skel obsahovalo částice stříbra a atomy europia a vykazovalo červenou luminiscenci při excitaci jak zeleným, tak i modrým laserem. Sedmý vzorek s částicemi stříbra a atomy samaria vykazoval červenou luminiscenci pouze při excitaci modrým laserem, v případě excitace zeleným laserem nebyla luminiscence pozorována. Výzkumným cílem bylo nalezení vztahu mezi chemickým složením a luminiscencí po excitaci modrým nebo zeleným laserem. Tyto vztahy použijeme pro vývoj skla s vysokou intenzitou luminiscence ke konstrukci laserových zdrojů světla o vhodné vlnové délce.

Cílem mé práce bylo připravit a studovat nová luminescnční fosforečná skla použitelná pro fotodynamickou terapii. Fotodynamická terapie je nejmodernější lečebná metoda proti rakovině. PDT zahrnuje kombinaci chemických a fyzikálních účinků, které způsobují destrukci nádorové tkáně. Tato metoda je vysoce účinným způsobem léčby prekancerózních a rakovinných onemocnění. Prakticky je jedinou metodou používanou v onkologii, díky níž je možné nejen vyléčit pacienta, ale i zachránit postižený orgán a vyhnout se řadě komplikací. Jedná se o trikomponentní metodu, o složkách, které nejsou toxické a neprojevují se dlouhodobě zatěžujícími biologickými efekty. První složkou je léčivo-fotosenzibilizátor, které se po podání pacientovi přednostně akumuluje v postižených tkáních. Druhou složkou je laserový paprsek, který je přiveden do nádorů a vyvolává potřebné chemické reakce. Třetí složkou je následně uvolněný aktivní kyslík, který efektivně ničí nádorové buňky. Tumor je četrně zničen a rychle se tak nahrazuje zdravou tkaňí. Experimentální část se skládála z přípravy skel, měření transmitance, luminiscence, barevnosti a excitačních spekter těchto připravených skel. Dále byla měřena fotocitlivost vybraných fotosenzitivních látek na světlo emitované z připravených skelných luminoforů.