Nemáte zatím vybrané téma své práce? Vyberte si z následující nabídky. Dostanete k ruce nejen zkušeného konzultanta, ale také reálné zapojení do výzkumné činnosti v této oblasti.

 

FYZIKÁLNÍ CHEMIE HYALURONANU

Nosiče aktivních látek z hydrofobně modifikovaného hyaluronanu: Fyzikálně chemická charakterizace

Konzultant: Ing. Jaroslav Sita

Kyselina hyaluronová má jako látka tělu vlastní mnoho aplikací v biologickém prostředí. Díky její hydrofobní modifikaci získáme nosič, který do sebe dokáže navázat ve vodě jinak nerozpustné aktivní látky a dopravit je do těla, čehož může být využito například v kosmetice či farmacii. Klíčovým aspektem využitelnosti nosičů aktivních látek je navázání adekvátního množství aktivní látky a následná stabilita tohoto systému. Tyto vlastnosti jdou ruku v ruce s kvalitou samo-uspořádání hydrofobně modifikovaného hyaluronanu ve vodném prostředí. Schopnost samo-uspořádání do nadmolekulárních struktur je nejvíce ovlivněna typem, stupněm a rovnoměrností substituce hydrofobně modifikovaného hyaluronanu a zvoleným rozpouštědlem. Pro studium samo-uspořádávání nosiče bude využito například technik UV-VIS absorpční a fluorescenční spektroskopie, dynamického rozptylu světla, reologie, fluorescenční a elektronové mikroskopie. Dalším důležitým parametrem je kompatibilita aktivní látky s hydrofobně modifikovaným hyaluronanem. Množství a stabilita navázání vybraných aktivních látek do nosičů budou studovány pomocí UV-VIS spektroskopie či jiných metod. Svatým grálem bude nalezení vztahu mezi strukturou a samo-uspořádáním hydrofobně modifikovaného hyaluronanu a vazností a stabilitou vybraných aktivních látek.

 

Interakce hydrofobně modifikované kyseliny hyaluronové s polysacharidy

Konzultant: Ing. František Ondreáš, Ph.D.

Deriváty kyseliny hyaluronové byly identifikovány jako jedna z nejperspektivnějších skupin pro biomedicínské aplikace. Hydrofobní modifikace kyseliny hyaluronové má za následek amfifilní charakter řetězců, který vede k samo-uspořádávání řetězců do nadmolekulárních útvarů. To umožňuje inkorporaci hydrofobních aktivních látek. Nosiče aktivních látek představují pokročilou platformu pro řízené doručování léčiv. Aktivní látky jinak nerozpustné ve vodném prostředí, které není možné jednoduše aplikovat do těla, můžou být inkorporovány do nanostruktury nosiče. Ten může být doručen do potřebného místa v organismu buďto intravenózně nebo topicky. Samo-uspořádávaní, vaznosti různých aktivních látek a penetraci do kůže nosičových systémů na bázi hyaluronanu se věnuje mnoho vědeckých prací. Avšak hydrofobní modifikace kyseliny hyaluronové a komplexní charakter samo-uspořádaných útvarů může interagovat odlišné od nativního hyaluronanu. Výkonnost a stabilita těchto systémů a proces zpracování do komplexních forem pro pokročilé biomedicínské aplikace závisí kromě dalších parametrů i na interakcích s polysacharidy. Prozkoumání vlivu molekulové hmotnosti, typu polysacharidu, typu a stupně substituce hyaluronanu a nadmolekulární struktury je klíčové pro bližší pochopení interakcí a jejich vlivu na strukturu, zpracování a funkční vlastnosti. Diplomová práce se bude zabývat vlivem vybraných parametrů určených na základě literární rešerše. Pro studium interakcí bude využito různých experimentálních technik jako například UV-VIS spektroskopie, fluorescenční spektroskopie a mikroskopie, reologie, izotermní titrační kalorimetrie, dynamického rozptylu světla nebo elektronové mikroskopie. Výsledné vztahy budou využity pro zlepšení aplikační výkonnosti studovaných systémů a optimalizaci procesních parametrů pokročilých forem hyaluronanu pro biomedicínské aplikace.

 

CHEMICKÉ MODIFIKACE

Syntéza hydrofobizovaných derivátů hyaluronanu a studium jejich vlastností

Konzultant: Ing. Tomáš Klejch Ph.D.

Esterifikací kyseliny hyaluronové (HA) lze zamaskovat její záporný náboj a tím snížit její polaritu . Takto hydrofobizovaná HA se od nativní liší nejen sníženou rozpustností ve vodném (fyziologickém) prostředí, ale i zvýšenou stabilitou, schopností vázat nepolární látky a dalšími parametry. Tyto vlastnosti jsou žádoucí pro využití těchto látek ve farmacii a dalších oborech. Cílem DP bude příprava esterifikovaných derivátů HA s různými organickými substituenty. Tyto deriváty budou následně charakterizovány pomocí analytických (např. nukleární magnetická resonance) a fyzikálních metod (reologie, DLS) pro možné aplikace.

  

NANOTECHNOLOGIE

Vývoj funkčních konstrukčních sestav

Konzultant: Ing. Marek Pokorný, Ph.D. 

Studentská práce je určena pro začínající konstruktéry a designéry, kteří mají zájem překročit tradiční strojní výrobu, do svých návrhů začlenit unikátní fyzikální principy a využít krajních možností moderních technologií, včetně aditivních jako je FDM, SLS a další. Je určena všem, kteří chtějí navrhovat své konstrukční sestavy s přesahem do dalších vědních a technických oborů. A zároveň se podílet na realizaci větších funkčních celků, které směřují ke zpracování polymerních prášků do jiných mikro a nano strukturovaných forem. Jako příkladem lze uvést konstrukční sestavy unikátních trysek a mechanismů obecně určených pro nanášení, ukládání a manipulaci s uvedenými formami. Využití takových polymerních forem je zakotveno v moderní farmacii a kosmetice. Máte tedy možnost vložit své schopnosti do oborů s jasnou budoucností.

 

TENKÉ FILMY

Vliv konvektivních toků na vnitřní strukturu a lokální mechanické vlastnosti samonosných filmů z derivátů hyaluronanu

Školitel: Ing. Josef Chmelař, Ph.D.

Samonosné filmy připravené z hyaluronanu (HA) a jeho derivátů mají potenciál pro využití v medicíně, např. jako biodegradabilní implantáty či kryty ran. Při přípravě filmů odpařením rozpouštědla vznikají teplotní a/nebo koncentrační gradienty, které vedou ke vzniku konvektivních toků (tzv. Bénard-Marangoniho jev). Tyto toky pak ovlivní strukturu výsledných filmů a tím také jejich aplikační vlastnosti. Základní teorie Bénard-Marangoniho jevu je dobře popsána, dosud ale nebyl studován jeho vliv na biomateriály ve 3D. Cílem této diplomové práce bude příprava HA filmů za různých podmínek a následné studium jejich vnitřní struktury ve 3D v suchém stavu i po hydrataci. Měřeny budou též povrchové vlastnosti (hrubost, smáčivost, atd.) a lokální mechanické vlastnosti (s rozlišením v µm), přičemž výsledky analýz budou vzájemně korelovány. Použity budou pokročilé experimentální techniky, zejména laserová konfokální mikroskopie, elektronová mikroskopie, profilometrie a nanoindentace.

Cíle diplomové práce:

• Provést literární rešerši zaměřenou na souvislosti mezi vnitřní strukturou biomateriálů, zejména polymerních filmů, a jejich dalšími vlastnostmi.
• Připravit sérii filmů z derivátů HA za podmínek podporujících i potlačujících vznik konvektivních toků (pro návrh podmínek využít Marangoniho číslo).
• Změřit vnitřní strukturu získaných filmů v suchém a hydratovaném stavu pomocí laserové konfokální mikroskopie s využitím fluorescenčního barvení a porovnat ji s opticky pozorovatelnými „patterny“ filmů a snímky s elektronového mikroskopu.
• Změřit lokální mechanické vlastnosti získaných filmů v suchém a hydratovaném stavu pomocí nanoindentace a korelovat je s vnitřní strukturou filmů.
• Na základě provedené rešerše vybrat další aplikačně významné vlastnosti, které by mohly být ovlivněny Bénard-Marangoniho toky, a dle možností provést jejich měření.

 

Další témata budou postupně přibývat.