In der vorliegenden Arbeit wurden mesenchymale Fettstammzellen aus humanem abdominalen Fettgewebe erwachsener weiblicher Spender (n = 4) isoliert und in vitro expandiert. Die isolierten mesenchymalen Fettstammzellen wurden auf stammzellspezifische Oberflächenmoleküle mit der Durchflusszytometrie und histologisch auf ihr Multidifferenzierungspotential untersucht. Weitere isolierte mesenchymale Fettstammzellen wurden in Fibringel resuspendiert und in einen Polyurethanschaum eingebracht. Diese Polyurethan-Fibrin-Konstrukte wurden über einen Zeitraum von 21 Tagen in einem chondrogenen Differenzierungsmedium unter der Zugabe der Wachstumsfaktoren TGF-β3 (50 ng/ml), BMP-6 (500 ng/ml) und IGF-I (100 ng/ml) kultiviert. Der Nachweis der chondrogenen Differenzierung und der Bildung einer knorpelähnlichen extrazellulären Matrix erfolgte molekularbiologisch durch die Untersuchung der Polyurethan-Fibrin-Konstrukte auf knorpelspezifische Marker-Gene mittels Real-Time-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) und durch biochemische Analyse des DNA-, Glykosaminoglykan- und Kollagen-Gehalts. Zudem erfolgten histologische Färbungen mit Alzianblau und Safranin O sowie eine chromogene Immunhistochemie zur Darstellung der Extrazellularmatrix und knorpelspezifischer Proteine wie SOX-9. Um die angestrebte Biokompatibilität, Einheilung und Defektdeckung dieser chondrogen differenzierten Polyurethan-Fibrin-Konstrukte zu untersuchen, erfolgte zusätzlich ein in vivo-Versuch an Kaninchen mit autologen mesenchymalen Kaninchen-Fettstammzellen. Mesenchymale Kanichen-Fettstammzellen wurden aus dem Nackenfett von New Zealand white rabbits (n = 6) isoliert und vermehrt. Nach einer 2-wöchigen chondrogenen Vordifferenzierung der mesenchymalen Fettstammzellen in Polyurethan-Fibrin-Konstrukten durch Zugabe der Wachstumsfaktoren TGF-β3 (50 ng/ml) und BMP-6 (500 ng/ml) erfolgte die Implantation dieser Konstrukte in gestanzte, 4 mm große Knorpelläsionen der Kaninchenohrmuschel. Nach 3 und 6 Wochen wurden die chondrogen differenzierten Polyurethan-Fibrin-Konstrukte zur makroskopischen und histologischen Untersuchung durch Alzianblau- und Safranin O-Färbungen entnommen. / Chondrogenic differentiation of adipose-derived stem cells (ASCs) in a polyurethane-fibrin scaffold using various growth factor combinations

Die Arbeit beschreibt die Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Polyurethanen mit Emulgatoreigenschaften für die Polymerisation hydrophober Monomere in wässriger Phase. Der Emulgator wurde mit kolloid- und polymerchemischen Methoden hinsichtlich seiner grenzflächenaktiven Eigenschaften sowie einer Strukturbildung in wässriger Phase charakterisiert. Die Emulsionspolymerisation mit dem polymeren PU-Emulgator am Beispiel von Styrol ist untersucht worden. Dabei sind die Partikelgrössen und deren Verteilung in Abhängigkeit von Reaktionsparametern mittels Photonen-Korrelations-Spektroskopie und durch Fluss-Feldfluss-Fraktionierung (F-FFF) bestimmt worden. Weiterhin wurde mittels Dilatometrie und Reaktionskalometrie die Polymerisationskinetik untersucht. Die Partikelmorphologie konnte durch Festkörper-NMR modelliert werden. Durch Atomic Force Microscopy (AFM) im Tapping mode konnte die Oberfläche und die Phasenseparation der polymeren Phasen charakterisiert werden. / This paper describes the synthesis of a reactive amphiphilic polyurethane, and its use as an emulsifier for the emulsion polymerization of styrene. The colloid properties and the structure of the emulsifier in the aqueous phase have been investigated. When the acrylic polymerization is carried out with hydrophobic monomers, we obtain a composite particle structure. The variation of particle size and particle size distribution as a function of the reaction parameters was measured by light scattering methods and Flow-fieldflow-fractionation (F-FFF) . Through investigation by dilatometry and reaction calorimetry it was possible to compare the polymerization process with that of common emulsion polymerization. Solid State NMR analysis allowed us to develop a core-shell model for the composite particle structure, and to determine the presence of an interphase layer between core and shell. Atomic Force Microscopy (AFM) methods were used to characterize the surface of the films, and tapping mode AFM was used to characterize the polymer phase separation on the micro scale.

Auf Grundlage der beiden Monomere (2,2-Bis(hydroxymethyl)propansäure (1) und 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)valeriansäure (2)) wurden hochverzweigte Polyester synthetisiert. Durch Verwendung von zwei-, drei-, vier- und sechsfunktionalen Kernmolekülen konnte die strukturelle Vielfalt der hochverzweigten Polyester erhöht werden. Abmischungen auf der Grundlage zweier Polyole (Polyether- bzw. Esterdiol) mit verschiedenen hochverzweigten Polyestern wurden hinsichtlich ihrer Mischbarkeit mittels DSC- und DMA-Messungen sowie rheologisch, mittels temperaturabhängiger IR-Spektroskopie, hinsichtlich ihrer Oberflächenspannung und mittels temperaturabhängiger AFM-Messungen bzw. SAXS-Messungen charakterisiert. DSC und DMA-Messungen des Glasübergangszustandes der Abmischungen gaben Hinweise, dass hochverzweigte Polyester unterschiedlicher Strukturen mit den Polyolen auf molekularer Ebene mischbar sind. Die hochverzweigten Polyester P1 und P1-PEG400 verbesserten die Verarbeitungseigenschaften eines geschlossenzelligen PU-Hartschaumstoffes. Durch die Hochfunktionalität der hochverzweigten Polyester erfolgte das Aushärten des Schaumstoffes schneller, wobei überraschenderweise das "Fließen" des Schaumstoffes gleichzeitig verbessert werden konnte. Durch den Zusatz der genannten hochverzweigten Polyester zu dem Polyetherpolyol konnte die Viskosität gesenkt werden, was die Fließeigenschaften des Schaumstoffes verbessert. Die Schaumstoffe zeigen weiterhin verbesserte mechanische Eigenschaften.

Auf Grundlage der beiden Monomere (2,2-Bis(hydroxymethyl)propansäure (1) und 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)valeriansäure (2)) wurden hochverzweigte Polyester synthetisiert. Durch Verwendung von zwei-, drei-, vier- und sechsfunktionalen Kernmolekülen konnte die strukturelle Vielfalt der hochverzweigten Polyester erhöht werden. Abmischungen auf der Grundlage zweier Polyole (Polyether- bzw. Esterdiol) mit verschiedenen hochverzweigten Polyestern wurden hinsichtlich ihrer Mischbarkeit mittels DSC- und DMA-Messungen sowie rheologisch, mittels temperaturabhängiger IR-Spektroskopie, hinsichtlich ihrer Oberflächenspannung und mittels temperaturabhängiger AFM-Messungen bzw. SAXS-Messungen charakterisiert. DSC und DMA-Messungen des Glasübergangszustandes der Abmischungen gaben Hinweise, dass hochverzweigte Polyester unterschiedlicher Strukturen mit den Polyolen auf molekularer Ebene mischbar sind. Die hochverzweigten Polyester P1 und P1-PEG400 verbesserten die Verarbeitungseigenschaften eines geschlossenzelligen PU-Hartschaumstoffes. Durch die Hochfunktionalität der hochverzweigten Polyester erfolgte das Aushärten des Schaumstoffes schneller, wobei überraschenderweise das "Fließen" des Schaumstoffes gleichzeitig verbessert werden konnte. Durch den Zusatz der genannten hochverzweigten Polyester zu dem Polyetherpolyol konnte die Viskosität gesenkt werden, was die Fließeigenschaften des Schaumstoffes verbessert. Die Schaumstoffe zeigen weiterhin verbesserte mechanische Eigenschaften.

This thesis deals with optimalization of flexible polyurethane foam recycling with using of natural polyols based on rape seed oil and fish oil and it explores applications of depolymerized polyol product by formulations of new polyurethane materials. The experiments of depolymerisation showed that both tested natural oil (rape seed oil and fish oil) can be used as effective reagents for polyurethane recycling. Reaction conditions of depolymerisation were optimised with model flexible polyurethane foam and applied on waste foam from real conditions. Gain of depolymerisation is one-faze low viscosity (to 1500 mPa.s) liquid polyol products with content of hydroxyl groups ca 3 mmol/g. These polyols can be used for polymerisation of new materials. First application of recycled polyols was formulation of polyurethane foam systems. Through optimising of formula was prepared low-density semirigid foam containing 100 percentage of recycled polyol. Properties of these foams correspond to commercial foams. To prepare of homogenous cast polyurethane system based on recycled polyols it was necessary to add proper solvent, therefor extent of application has been lowered. On that account the systems were tested for study of polyaddition reaction and for following properties of the material. In these tests, the reactivity...

This study is dedicated to characterisation of photosensitisation properties of polymeric nanofibres with encapsulated photosentisitiser. Main goal of thesis is demonstration and study of H2O2 photoproduction. Photosensitizer used in this study was 5,10,15,20-meso-tetrafenylporfyrin (TPP), studied were also its complexes with Cu2+ a Ni2+ . Properties of nanofibers were examined using UV-Vis molecular absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy and electron microscopy (SEM).

Die Arbeit beschreibt die Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Polyurethanen mit Emulgatoreigenschaften für die Polymerisation hydrophober Monomere in wässriger Phase. Der Emulgator wurde mit kolloid- und polymerchemischen Methoden hinsichtlich seiner grenzflächenaktiven Eigenschaften sowie einer Strukturbildung in wässriger Phase charakterisiert. Die Emulsionspolymerisation mit dem polymeren PU-Emulgator am Beispiel von Styrol ist untersucht worden. Dabei sind die Partikelgrössen und deren Verteilung in Abhängigkeit von Reaktionsparametern mittels Photonen-Korrelations-Spektroskopie und durch Fluss-Feldfluss-Fraktionierung (F-FFF) bestimmt worden. Weiterhin wurde mittels Dilatometrie und Reaktionskalometrie die Polymerisationskinetik untersucht. Die Partikelmorphologie konnte durch Festkörper-NMR modelliert werden. Durch Atomic Force Microscopy (AFM) im Tapping mode konnte die Oberfläche und die Phasenseparation der polymeren Phasen charakterisiert werden. / This paper describes the synthesis of a reactive amphiphilic polyurethane, and its use as an emulsifier for the emulsion polymerization of styrene. The colloid properties and the structure of the emulsifier in the aqueous phase have been investigated. When the acrylic polymerization is carried out with hydrophobic monomers, we obtain a composite particle structure. The variation of particle size and particle size distribution as a function of the reaction parameters was measured by light scattering methods and Flow-fieldflow-fractionation (F-FFF) . Through investigation by dilatometry and reaction calorimetry it was possible to compare the polymerization process with that of common emulsion polymerization. Solid State NMR analysis allowed us to develop a core-shell model for the composite particle structure, and to determine the presence of an interphase layer between core and shell. Atomic Force Microscopy (AFM) methods were used to characterize the surface of the films, and tapping mode AFM was used to characterize the polymer phase separation on the micro scale.

Predložená diplomová práce se zabývá syntézou biodegradabilních polyuretanu (bio-PU) na bázi polyethylenglykolu (PEG-u) a polykaprolaktonu (PCL) pro využití k medicínským úcelum. Cílem práce bylo vyvinout metodiku prípravy elastomerního polyuretanu, ze kterého by se dal v budoucnu pripravit skafold (nosic bunek) použitelný v tkánovém inženýrství pro humánní regenerativní medicínu. Teoretická cást práce shrnuje informace o materiálech využitelných pro zamýšlenou aplikaci. Zahrnuty jsou také techniky prípravy skafoldu, jejich biokompatibilita a charakterizace vlastností výsledného materiálu. Praktická cást je pak zamerena na navržení vhodné metodiky pro prípravu funkcních vzorku obsahujících PEG, PCL, hexamethylen-diisokyanát (HMDI) a ethylhexanoát cínatý jako katalyzátor. U pripravených vzorku byl zjištován vliv jejich složení (predevším ruzný obsah a molekulová hmotnost PEG-u) na botnání a hydrolytickou stabilitu spolecne s testováním mechanických vlastností, sledováním kinetiky sítování a stanovením stupne konverze. Morfologie vzorku byla sledována pomocí optické mikroskopie, chemické složení bylo potvrzeno infracervenou spektroskopií a tepelné vlastnosti byly urceny diferencní kompenzacní kalorimetrií. Vývoj v metodice prípravy ukázal, že je nezbytné odstranit pred syntézou z výchozích látek veškeré necistoty, predevším vodu a kyslík, jinak vznikaly nedokonale zreagované vzorky s velkým obsahem póru ruzných velikostí. Syntéza všech vzorku probíhala pod dusíkovou atmosférou ve dvou krocích, kdy v prvním se pouze homogenizovaly oba polyoly (PEG i PCL) na vakuové lince pri 130 °C a ve druhém pak vznikaly výsledné bio-PU za pridání HMDI pri 65 °C v inertní atmosfére manipulacního boxu. Vzorky pak byly dopolymerovány ve forme pri 65 °C pod dobu 48 hodin v sušárne. Ruzné fyzikální podmínky metodiky vedly k príprave jak nepruhledných bílých filmu, tak i vzorku s viditelnou separací fází až po flexibilní transparentní filmy. Pozorování optickým mikroskopem vzorku s fázovou separací prokázalo prítomnost sférolitické struktury krystalické fáze PCL v amorfní fázi matrice PEG-u. Sledování kinetiky sítování pomocí soxhletovy extrakce potvrdilo maximální konverzi polymerace (96 %) již za 4 h dopolymerování v sušárne. Testování zkouškou v tahu ukázalo, že výrazný vliv na pevnost v tahu má isokyanátový index (pomer NCO/OH skupin). Molekulová hmotnost PEG-u ovlivnovala pevnost v tahu jen u vzorku zcela zesítovaných. Merení botnání vzorku ve vode prokázalo, že s rustem molekulové hmotnosti PEG-u roste i obsah vody (od cca 28 až po 58 hm.%) ve vzorcích. Také degradace filmu ve vode pri 37 °C probíhala dle predpokladu rychleji u vzorku s vyšší molekulovou hmotností PEG-u. V predložené diplomové práci bylo potvrzeno, že množstvím a molekulovou hmotností polyethylenglykolu je možné rídit hydrolytickou stabilitu výsledných biodegradabilních polyuretanových elastomeru.

Vid extrema bergsaktiviteter som klättring och skidåkning ställs stora krav på utrustningen. Den här studien har fokuserat på skalplagg för alpin miljö. Skalplaggens huvuduppgift är att skydda mot vind och fukt samtidigt som de skall transportera fukt från insidan till utsidan. För att kunna designa och utveckla bästa möjliga skalplagg krävs det kunskap om vilken miljö produkten/plagget ska användas i, vem som ska använda det, hur mycket ska plagget användas, i kombination med vilka andra produkter/plagg och vilken kunskap har användaren? Det är också viktigt att förstå vilka materialkrav som ställs på produkten. Det leder till vikten att även förstå materialens egenskaper, vad det minsta, alternativt största mängden av en viss komponent som krävs för att produkten ska leva upp till de ställda kraven. Kunskap om kraven och funktionerna bakom mekanismerna som uppfyller kraven leder till en möjlighet att optimera plaggets funktion och miljöpåverkan. I denna studie har kunskaper inom textilteknik, fysiologi, termodynamik, kemisk dynamik och teknisk byggteknik kombinerats för att härleda och undersöka kraven på maximalt ånggenomsläpplighetsmotstånd beroende på grad av fysisk aktivitet. Resultatet visar tydligt att det maximala ånggenomsläpplighetmotståndet som accepteras vid en given intensitet sjunker med en avtagande temperatur. Detta beror på att fuktgradienten ökar med en avtagande temperatur, under premissen att temperaturen och fukthalten innanför membranet hålls konstant. / Program: Textilingenjörsutbildningen

The thesis aims to synthesize hyperbranched poly(urea-urethane) polymers (HPU) in one-pot method using commercially available monomers which are 2,4-toluylene diisocyanate (TDI) as aromatic diisocyanate and isophorone diisocyanate (IPDI) and 2(3-isocyanatopropyl) cyclohexylisocyanate (IPCI) as aliphatic diisocyanates. Those proposed diisocyanates were reacted with diethanolamine (DEA) or diisopropanolamine (DIPA). Conditions of polymerisation reactions were optimised. Complete structural analysis using 1H and 13C NMR for the obtained aromatic polymers was carried out. Degree of branching up to 70% was calculated. Aliphatic polymers have spectra with overlapped signals therefore, no full structural analysis was possible. Molar masses were determined using SEC/RI detector which shows that the prepared polymers have Mw values between 1600 g/mol and 106000 g/mol. Thermal analysis for different polymer systems showed that aliphatic HPU are more thermally stable and have values of glass transition temperature higher than aromatic ones. Modification of the end groups in the prepared hyperbranched polymers was carried out using three different modifiers and degree of modification up to 100%. Linear polymers based on the same diisocyanate monomers were prepared to compare the properties of hyperbranched systems with their linear analogs. Measurements of solution viscosity showed that HPU have lower solution viscosity values than their linear analogs of comparable molar masses. Rheological measurement of some polymer samples of different systems were carried out and showed that our hyperbranched systems exhibit a more elastic behavior than the linear polymers. Surface studies for thin films prepared from different polymer systems (hyperbranched, linear and modified) were carried out and the obtained thin films were characterized using light microscope, microglider, GC-MS, and AFM. Contact angle measurements showed that HPU have a relatively hydrophilic character. The modified polymers have higher contact angle values than the unmodified ones due to the lack of OH end groups. Networks based on aliphatic and aromatic HPU were prepared through the reaction of HPU with trimer of 1,6-diisocyanatohexane and characterised by DSC, GC-MS, DMA and AFM. The domain size in aromatic networks was found to be larger than in aliphatic networks. Tensile test was carried out and it was found that aliphatic network is more elastic than aromatic one.