Studium vztahu mezi strukturou a reologickými vlastnostmi hydrogelů na makroskopické i mikroskopické úrovni

Abstract

Náplní této diplomové práce je získat poznatky o vztahu mezi strukturou hydrogelů a jejich tokovými a transportními vlastnostmi. Hlavním cílem práce bylo zakomponovat do modelových hydrogelů na bázi agarózy vhodné biopolymery. Poté provést korelaci výsledků získaných pomocí difuzních metod a reologických měření provedených na makroskopické a mikroskopické úrovni. K charakterizaci hydrogelů byly zvolené reologické měření, metoda dynamického rozptylu světla a fluorescenční korelační spektroskopie. Charakteristiky hydrogelů získané z výše uvedených metod byly následně korelovány mezi sebou. Následně byly studovány transportní vlastnosti těchto hydrogelů pomocí sledování difúze Rhodaminu 6G. Zde byl využit dvojí přístup. Z hlediska makropřístupů byly využity jednoduché difúze z roztoku barviva do kyvet obsahující jednotlivé hydrogely s biopolymery. V případě mikropřístupů bylo barvivo přidáno do vzorku během přípravy a poté byly sledovány difuze pomocí FCS. Na základě výsledků, bylo zjištěno, že přídavek biopolymerů výrazně neovlivňuje materiálové vlastnosti nosného média, což jsou v tomto případě agarozové hydrogely. Rozdíly ovšem byly pozorovány v případě studia reaktivity a bariérových vlastností takto připravených hydrogelů. Jako stěžejní parametr pro ovlivnění transportu nabitého solutu v takto připravených hydrogelech byl pozorován jednak náboj obsaženého biopolymeru a rovněž jeho nábojová hustota.Diploma thesis main goal is to obtain new pieces of knowledge about relationship between hydrogel structures and its flow and transport properties. Thesis is mainly focusing on combining pertinent biopolymers into model hydrogels based on agarose. Then perform correlation of results obtained by diffusion methods, and by rheologic measurements on macroscopic and microscopic level. Properties of hydrogels were measured by selected rheologic measurements, dynamic light scattering method, and correlative fluorescence spectroscopy. From these methods various parameters (MSD modules, values of complex viscosity) were obtained. Afterwards transport properties of prepared hydrogels were studied by observing Rhodamine 6G diffusion. Here two different approaches were used. From macroscopic perspective, simple principles of mass diffusion from dye solution to cuvettes filled with hydrogels containing individual biopolymers were used. From microscopic perspective, dye was added during the sample preparation and then the mass diffusion was investigated using FCS. Based on evaluated results it was discovered that added biopolymers don’t influence properties of carrier medium, in this case agarose hydrogels. During the study of prepared hydrogels’ reactivity and barrier properties some differences were observed. Charge of biopolymer and its charge density were discovered as main factors influencing transport of charged solutes into prepared hydrogels.