Browse
Recent Submissions
- ItemDermo-epidermální kožní náhrady s lidskou plazmou a rekombinamery podobnými elastinu připravené bioinženýrskými metodami pro tkáňové inženýrství kůže(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Stojic, Marija; Vojtová, Lucy; Lacík,, Igor; Blanco,, Leticia ValenciaTato práce se zabývá dermo-epidermálními ekvivalenty konstruovaných z fibrinových hydrogelů z lidské plazmy, které byly dříve vyvinuty v naší laboratoři. Tyto ekvivalenty zahrnují vložené lidské primární fibroblasty (hFB) a superponovanou vrstvu keratinocytů pro tvorbu epidermis. Nicméně vzorky vykazovaly rychlou degradaci a kontrakci v průběhu času, spojené se špatnými mechanickými vlastnostmi, což omezovalo jejich reprodukovatelnost a životnost. Abychom zlepšili mechanické, elastické a biologické vlastnosti, integrovali jsme polymerní síť z rekombinamerů podobných elastinu (ELR) do fibrinového hydrogelu z plazmy. Tato síť je odvozena ze dvou odlišných typů ELR: jeden modifikovaný azidovými (SKS-N3) a druhý cyklooktynovými (SKS-Cyclo) chemickými skupinami, udržovanými v molárním poměru 1:1. Tyto modifikace byly zavedeny v různých koncentracích sekvence serin-lysin-serin (SKS) – konkrétně 1, 3 a 5 hm.% v rámci fibrinových hydrogelů z plazmy. V tomto kontextu jsou rekombinamery podobné elastinu příkladem výjimečné konvergence různých vlastností, které nemají obdoby v žádném jiném polymerním systému. Tyto materiály vykazují vysokou úroveň biokompatibility, citlivosti na podněty, charakteristické samoskladovací vlastnosti a schopnost začlenit bioaktivní domény podél polypeptidového řetězce. Naše zjištění naznačují snížení doby gelovatění a kontrakce, pozorované jak v nepřítomnosti, tak v přítomnosti zapouzdřených hFB. Navíc byly patrné vyšší mechanické vlastnosti a zvýšená elasticita, když se obsah SKS rovnal nebo přesáhl 3 hm.%. Nicméně proliferace hFB vykazovala zlepšení, když byl použit nejnižší obsah SKS (1 % hmotn.). Proliferace však začala klesat, se zvyšováním koncentrace SKS 14. den ve srovnání s kontrolou v plazmě. Proliferace lidských primárních keratinocytů (hKC), které byly nasazeny na hybridní plazmatické hydrogely obsahující 1 % a 3 % SKS, neprokázala žádné zjevné rozdíly ve srovnání s kontrolou plazmy. Naopak zvýšení proliferace hKCs bylo zaznamenáno u plazmatických hybridních hydrogelů s obsahem 5 hm. % SKS. Organotypické kůže vytvořené in vitro prokázaly, že 3% elastinové hydrogely daly vzniknout kulturám s dobře diferencovanou epidermis po 15 dnech kultivace na rozhraní vzduch-kapalina. Histologická analýza 3% elastinových hydrogelů ukázala dobře diferencovanou epidermis se správně vytvořenou nejvrchnější vrtvou (stratum corneum). To bylo podpořeno přítomností dobře známých markerů pro epidermální diferenciaci - Keratin 14 (K14) pro bazální epidermální vrstvu, Keratin (K10) a Involucrin pro suprabazální epidermální vrstvu a Loricrin pro granulární vrstvu. Tato povzbudivá zjištění podtrhují nutnost dosažení rovnováhy mezi sníženou kontrakcí, zlepšenými mechanickými a biologickými vlastnostmi. Naznačují také potenciální využití tohoto typu hydrogelu jako testovací platformy pro farmaceutické produkty a kosmetiku. Následné výzkumy dále objasní jeho schopnosti a potenciální aplikace.
- ItemZkoumání přítomnosti stopových přísad v pokročilé keramice a jejich vlivu na slinování(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Siddiqui, Maliha; Salamon, David; Bertolla,, Luca; Lenčéš,, ZoltánRozsáhlé použití pokročilých keramických materiálů vedlo vědce k vylepšení a přizpůsobení jejich výkonu úpravou mikrostruktury materiálu. Přítomnost stopových přísad, ať už úmyslně přidaných jako dopanty nebo neúmyslně zavedených jako nečistoty, významně ovlivňuje krystalovou strukturu a mikrostrukturu keramických materiálů, i při nízkých koncentracích. Tato disertační práce klade důraz na pochopení role dopantů při změně fázového složení a mikrostruktury pokročilých keramických materiálů vyrobených konvenčními i nekonvenčními slinovám. Kromě toho zkoumá použití různých charakterizačních technik pro kvalitativní a kvantitativní analýzu vlivu dopantů. V této disertační práci byly pro případové studie vybrány dva pokročilé keramické materiály: hydroxyapatit, biokeramika na bázi fosforečnanu vápenatého, a baryum titanát, bezolovnatá elektrokeramika. Disertační práce začíná úvodem do teoretického pozadí materiálů hydroxyapatitu a baryum titanátu, s důrazem na vliv dopantů a technik syntézy na jejich krystalovou strukturu a mikrostrukturu. Rovněž je poskytnut přehled o charakterizačních technikách použitých ve studii. U hydroxyapatitu byly dopanty přidávány v různých koncentracích za účelem získání bifázického fosforečnanu vápenatého s různými poměry hydroxyapatitové fáze. Následná hydrotermální úprava byla použita ke změně mikrostruktury a studiu vlivu dopantů. Dopovaný baryum titanát s pevnými koncentracemi dopantů byl připraven pomocí nekonvenčního procesu studeného slinování. Byl zkoumán vliv procesu studeného slinování na fázový přechod dopovaného baryum titanátu. Kromě toho byla pomocí in-situ TEM zahřívání důkladně zkoumána lokalizace a chemická aktivita dopantů v mikrostruktuře. Disertační práce rovněž měří a diskutuje bioaktivitu, mechanické a funkční vlastnosti těchto materiálů ve vztahu k fázovým transformacím a mikrostruktuře.
- ItemMechanismy plastické deformace zprostředkované hranicemi zrn v hcp kovech(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Verma, Ritu; Ostapovets, Andriy; Šob,, Mojmír; Anento, NapoleonNanokrystalické kovy byly v posledních letech široce diskutované kvůli výjimečné pevnosti a novým mechanismům deformace zprostředkovaným hranicí zrn (HZ). Je známo, že jejich mikrostruktura se vyvíjí prostřednictvím dynamických procesů, jako je migrace HZ a rotace zrn. Důležitým a velmi zvláštním typem HZ je dvojčatová hranice (DH). Deformační dvojčatění je důležitým mechanismem plastické deformace v kovech s hexagonální krystalovou strukturou, např. ve slitinách hořčíku nebo titanu. Mechanismy nukleace, propagace a růstu dvojčat jsou v současné době široce studovány. Migrace dvojčatových hranic hraje významnou roli ve vývoji mikrostruktury kovových materiálů. Znalost migračních mechanismů pod vlivem přiloženého napětí lze považovat za základ pro vývoj nanostrukturních materiálů se zlepšenými mechanickými vlastnostmi. V nedávných publikacích je široce diskutováno fasetovaní dvojčatových hranic, ne-Schmidovo chování a role diskonekcí. V této práci jsou prováděny simulace pomoci molekulární dynamiky, s cílem lepe porozumět základním mechanismům plastické deformace v HCP materiálech. Tato práce zlepšuje naše porozumění mechanismům dvojčatění a přispívá k dalšímu vývoji prediktivního modelu v nanoměřítku pro optimalizaci přípravy HCP kovu. V první části práce jsme se zaměřili na mechanismus migrace {112 6} dvojčatových hranic. Bylo prokázáno, že migrace {112 6} DH je zprostředkována pohybem diskonekcí. Pomocí atomistických simulací a topologické analýzy prokázali jsme nukleaci asymetrických faset na {112 6} DH. Výsledky simulací jsou podpořeny transmisní elektronovou mikroskopií (pozorováním asymetrických bazálně-pyramidálních faset {112 6} dvojčaty). Ve druhé části odhalujeme roli -fáze v souvislosti s nukleací a mechanismem růstů {112 2} dvojčat. Analyzujeme nukleaci dvojčat {112 2} v Ti v průběhu reverzní fázové transformací --. Dvojčata nukleované mechanismem fázové transformace mohou růst pomocí migrace {112 2} dvojčatových hranic. Tato migrace je zprostředkována klouzáním stupňovitých defektů, tj. diskonekcí poděl {112 2} dvojčatové hranicí. Dvojici stupňů (bt a bt*), lze interpretovat jako disociované jádro diskonekce b(3/3), které uvnitř obsahuje -fázovou strukturu. Poprvé byly nalezeny a analyzovány defekty b_t a b_t^* a tyto výsledky napomáhají vyřešení rozporu mezi experimentem a předchozími výsledky atomistického modelování a vysvětluji výběr způsobu růstu dvojčete {112 2} . Ve třetí části této práce studujeme mechanismus smykové vázané migrace hranic dvojčat, analyzujeme dislokační obsah migrujících hranic dvojčat a demonstrujeme vnitřní korespondenci mezi dvěma přístupy k popisu migrace hranic zrn vázané smykem.
- ItemTeoretické studium nízkoenergetických excitací v redukovaných rozměrech materiálů(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Navarro Giraldo, Jorge Andres; Neugebauer, Petr; Goerbig, Mark-Oliver; Nachtigallová,, DanaV této práci zkoumáme elektronické vlastnosti grafenu a grafitu v mezích redukované dimenzionality, tj. když jsou elektrony efektivně omezeny na jednu (1D) nebo dvě dimenze (2D). Výběr těchto materiálů je veden jejich pozoruhodnými vlastnostmi a různými elektronickými režimy, kterých lze dosáhnout při nízkých teplotách a za působení vnějších magnetických polí. Zaměřujeme se na teoretický popis jejich základního elektronického stavu a nízkoenergetických excitací a jak se projevují při magnetospektroskopickém měření. Využitím různých analytických, numerických a ab-initio teoretických metod k predikci a podpoře experimentálních výsledků magnetooptické spektroskopie a měření elektronického transportu zkoumáme tři problémy, které vyzdvihují množství vyvstávajících fyzikálních jevů: i) vznik vln hustoty spinu v grafitu v důsledku přechodu od 3D k 1D elektronickému chování při vysokých magnetických polích, ii) slabou lokalizaci v grafenu vyvstávající ze zvýšeného koherentního elektronického transportu ve 2D systému a její detekci sub-THz magnetospektroskopií a iii) souhru mezi grafenem a jednomolekulárními magnety, která kombinuje pozoruhodnou laditelnost elektronických vlastností grafenu s magnetismem na molekulární hranici.
- ItemKeramické materiály a kompozity pro pokročilé aplikace(Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT, ) Mařák, Vojtěch; Drdlík, Daniel; Částková, Klára; Michálková,, MonikaTato dizertační práce se zaměřuje na pokročilou oxidovou keramiku a částicové a vrstevnaté kompozity. Studované materiály zahrnují biokeramický hydroxyapatit, termomiotický wolframan hlinitý a bezolovnaté piezoelektrické materiály na bázi titaničitanu barnatého. Příprava těchto keramik má několik omezení ovlivňující finální vlastnosti, zahrnující použití toxických stabilizátorů, nízké zhutnění, náchylnost k praskání, vznik nežádoucích chemických reakcí, nízké mechanické a elektrické vlastnosti. Tato práce řeší tyto problémy přizpůsobením jednotlivých kroků zpracování a použitím progresivních výrobních metod pro optimalizaci požadovaných funkčních vlastností materiálů. Úprava hydroxyapatitového prášku studenou plazmou umožnila elektroforetickou depozici bez toxických stabilizátorů, což vedlo k hutnějším povlakům bez trhlin. Praktický benefit tohoto přístupu byl demonstrován v případě bezdefektních hydroxyapatitových povlaků ortopedických šroubů. Termomiotický wolframan hlinitý, vyznačující se svým téměř nulovým koeficientem tepelné roztažnosti, byl syntetizován optimalizovanou koprecipitací za účelem zlepšení slinovatelnosti prášku. Rychlé beztlaké slinování a slinování plazmovou jiskrou byly použity ke zhutnění materiálu, přičemž bylo dosaženo dosud nejvyšších publikovaných hodnot hustot při nejnižší slinovací teplotě. Vývoj mikrostruktury piezokeramiky titaničitanu barnatého byl studován pomocí rychlého beztlakého slinování a slinování s pomocí radiace. Získané poznatky byly využity pro slinování částicových kompozitů na bázi titaničitanu barnatého vyztuženého oxidovými keramikami. Vysoká reaktivita mezi zvolenými materiály měla negativní vliv na vlastnosti kompozitů a jeden z reakčních produktů byl podrobněji charakterizován. Byly připraveny vrstvené kompozity střídáním vrstev na bázi titaničitanu barnatého a dielektrického oxidu zirkoničitého. Vysoká reaktivita piezoelektrických materiálů byla potlačena volbou slinovací strategie. Souhrnným cílem této disertační práce je posunout vědění v oblasti vlastností a zpracování keramických materiálů, poskytnout náhled na optimalizaci funkčnosti a řešit kritická omezení v různých aplikacích.