Hydrogely s vláknitými strukturami a jejich 3D tisk

Abstract

Táto bakalárska práca sa zaoberá štúdiom reologických vlastností agarózových hydrogélov a ich modifikáciou pomocou mikrofibrilovanej celulózy s cieľom zlepšiť ich mechanické vlastnosti pre účely 3D tlače. Úvodná časť práce je venovaná oboznámeniu sa s hydrogélmi, ich štruktúrou, reologickými vlastnosťami a využitím v medicíne a ďalších odvetviach. Ďalej sa práca venuje technológii 3D tlače a možnostiam jej využitia pri príprave hydrogélových materiálov. V experimentálnej časti práce boli zahŕňa reologické testy realizované na čistých agarózových hydrogéloch a ich modifikáciách s mikrofibrilovanou celulózou. Výsledky testov ukázali, že prídavok celulózy vedie k zvýšeniu pamäťového modulu a teda spevneniu hydrogélovej štruktúry. Na základe týchto výsledkov bola vybraná vhodná formulácia pre 3D tlač. Pokusy o tlač modifikovaného hydrogélu však odhalili technické a materiálové obmedzenia, ktoré znemožnili úspešnú prípravu merateľných vzoriek. Napriek tomu experimenty poskytli poznatky o vplyve mikrofibrilovanej celulózy na reologické vlastnosti agarózových hydrogélov a poukázali na potrebu ďalšej optimalizácie tlačových parametrov pre ich úspešné využitie v oblasti 3D tlače.

This bachelor’s thesis focuses on the study of the rheological properties of agarose hydrogels and their modification using cellulose microfibers with the aim of improving their mechanical properties for 3D printing applications. The introductory part of the thesis provides an overview of hydrogels, their structure, rheological behavior, and applications in medicine and other fields. It also discusses 3D printing technology and its potential in the preparation of hydrogel based materials. The experimental part includes rheological tests carried out on pure agarose hydrogels and their modifications with microfibrillated cellulose. The test results showed that the addition of cellulose increases the storage modulus, thereby reinforcing the hydrogel structure. Based on these findings, a suitable formulation for 3D printing was selected. However, attempts to print the modified hydrogel revealed technical and material limitations that prevented the successful fabrication of measurable samples. Despite this, the experiments provided valuable insights into the influence of cellulose microfibers on the rheological properties of agarose hydrogels and highlighted the need for further optimization of printing parameters to enable their effective use in 3D printing applications.