Modifikace fyzikálních vlastností bakteriální celulózy pro biomedicínské aplikace

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá produkcí a modifikací bakteriální celulózy (BC) s cílem zlepšit její reologické a mechanické vlastnosti. BC byla získána statickou kultivací pomocí gramnegativní bakterie Komagataeibacter xylinus a následně modifikovaná za pomocí alginátu sodného v kombinaci s glycerolem a polyethylenglykolem (PEG). Změny ve struktuře materiálu byly hodnoceny vizuálně i pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, která potvrdila zjemnění vláken a zvýšení porozity u všech modifikovaných vzorků. Modifikace vedla ke snížení obsahu vody a ovlivnila schopnost materiálu opětovně absorbovat vlhkost. Reologická měření ukázala rozdíly v chování jednotlivých vzorků v závislosti na použité kombinaci modifikátorů. Z hlediska mechanických vlastností se jako nejvhodnější ukázala modifikace s glycerolem, která zlepšila pružnost a usnadnila manipulaci s materiálem. Naopak modifikace přídavkem PEG vedla ke zvýšení křehkosti a snížení odolnosti materiálu vůči mechanickému namáhání. Výsledky práce ukazují, že vhodně zvolená kombinace modifikačních látek umožňuje cíleně ovlivnit vlastnosti bakteriální celulózy a rozšířit její potenciální využití v oblasti zdravotnických a kosmetických aplikací.

This bachelor's thesis focuses on the production and modification of bacterial cellulose (BC) with the aim of improving its rheological and mechanical properties. BC was produced through static cultivation using the Gram-negative bacterium Komagataeibacter xylinus and subsequently modified using sodium alginate in combination with glycerol and polyethylene glycol (PEG). Structural changes in the material were evaluated visually and using scanning electron microscopy, which confirmed the fiber thinning and increase in porosity in all modified samples. The modification led to a reduction in water content and affected the material’s ability to reabsorb moisture. Rheological measurements revealed differences in the behavior of individual samples depending on the combination of modifiers used. Form a mechanical perspective, the modification with glycerol proved to be the most effective, enhancing the flexibility and handling of the material. In contrast, modification with PEG resulted in increased brittleness and reduced resistance to mechanical stress. The results demonstrate that a carefully selected combination of modifying agents can significantly influence the properties of bacterial cellulose and expand its potential applications in the field of healthcare and cosmetics.