Nanocomposite thin films can find application in photovoltaics, optics, fabrication of sensors, or in biomedicine. This work investigates fabrication and characterization of thin metal-plasma polymer nanocomposite films which have direct application because of their unique optical properties (e.g. SERS - Surface-Enhanced Raman Spectroscopy) or antibacterial effects (biomedicine). We fabricated metal nanoparticles either by magnetron sputtering (island growth) or by means of gas aggregation source of nanoparticles, thereby we got nanoparticles with very different morphologies. We used silver as a material for nanoparticles because of its antibacterial effects. We incorporated these nanoparticles into sputtered Nylon and sputtered PTFE (polytetrafluoroethylene) plasma polymer matrix. These two polymers have very different chemical structure and related different surface energy. First, we compared growth of nanoparticles on substrates of sputtered Nylon and PTFE. Then we compared properties of sandwich nanocomposites polymer-Ag-polymer for both types of nanoparticles and for both matrix materials. We characterized produced thin films especially with respect to their stability in water (antibacterial films), thermal stability (sterilization by heating) and stability on the open air (storage). Finally, the tests...

Boli pripravené kryty rán na bázi prírodných látok polyvinyl alcohol/ hyaluronan/ strieborné nanočastice (PVA/ HA/ Ag-NPs). Hyaluronan bol použitý ako redukčné a stabilizačné činidlo pre syntézu nanočastíc striebra. Pri príprave Ag-NPs boli testované viaceré parametre ako koncentrácia dusičnanu strieborného ako zdroja Ag-NPs (0,01; 0,1;0,5;1 M), koncentrácia kyseliny hyalurónovej (1,2 %) a jej rozdielna molekulová hmotnosť. Kryty rán z nanovlákien boli pripravené pomocou techniky electro-spinning z roztokov líšiacich sa pomerom PVA a HA/Ag-NPs (100; 90/10; 80/20; 60/40; 50/50). Vlastnosti nanokompozitu HA/Ag-NPs boli hodnotené pomocou TEM, reológie, DLS, XRD, UV/Vis spektroskopie a kryty rán boli charakterizované pomocou SEM, TGA, FTIR a ťahovej skúšky.

Růst krystalů zásadně ovlivňuje morfologii a tím také mechanické vlastnosti semikrystalických polymerů. Tato PhD práce přináší alternativní pohled na popis kinetiky krystalizace v polyolefinech plněných slabě interagujícími částicemi. V nanokompozitních materiálech vysoký specifický povrch plniva i při nízkých plněních zásadně ovlivňuje dynamiku řetězců. V blízkosti povrchu plniva začíná hrát významnou roli zpomalená reptace způsobená jak vzájemnými interakcemi plnivo-polymer tak prostorovým omezením mezi nanočásticemi. Růst krystalů byl zkoumán pomocí polarizovaného optického mikroskopu vybaveného horkým stolkem. Výsledky byly korelovány s teoretickými modely a rozsáhlými počítačovými simulacemi na molekulární úrovni. Pozorovaný pokles rychlosti růstu sférolitů v závislosti na obsahu plniva a molekulové hmotnosti matrice je interpretován na základě imobilizační teorie, tedy, zpomalení reptačního pohybu.

The aim of the work is characterization of structure and magnetic properties of various CoFe2O4/SiO2 nanocomposites. Emphasis was put on the corelation of the magnetic properties with particle size (samples with different annealing temperature) and with strenght of the interparticle interactions (samples with different Fe/Si ratio or without silica matrix). Structure properties of all samples were determinated by powder x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy. Magnetic properties were determinated by standard (temperature dependence of magnetization, magnetization isotherms) and advanced (a.c. susceptibility, memory effects) magnetic measurements. A sharp increase of the values of blocking temperature and coercivity with increase of strenght of the interparticle interactions and with increase of particle size was observed. Particle size determines the maximum value of coercivity and blocking temperature and strengh of the interparticle interactions shift this values in the interval determined by particle size.

Epoxy resins have been broadly used in the industry for adhesives, laminates, coatings, composites, encapsulation of electronic devices, printed circuit boards, etc. Despite their excellent adhesion to different materials, heat and chemical resistance and good mechanical properties, they also exhibit few drawbacks like brittleness, high thermal expansion coefficient (CTE), poor resistance to crack initiation and growth. Therefore, the thesis is focused on the preparation of epoxy-silica hybrid materials exhibiting improved thermomechanical properties compared to the neat epoxides, without impairing their beneficial features. The main synthetic route of epoxy-silica hybrids' preparation has been the sol-gel process of alkoxysilanes, allowing either in-situ formation of high purity and homogeneity silica particles or creation of various siloxane structures in a form of liquid (sol) silica-based precursors. The sol-gel method, on one hand, helps to omit too high viscosity of nanofiller suspension and energy-intensive nanofiller dispergation problems, but on the other hand, is often associated with necessity to use solvents and to remove formed volatiles. Therefore, in the first part of the thesis, a simple solvent-free sol-gel procedure, enabling to minimize the side-effect of solvent evaporation and...

<p>U radu je predstavljena sinteza i karakterizacija&nbsp; novog fulerenol/doksorubicin nanokompozita, sintetisanog sa ciljem dobijanja potencijalne nove nanoformulacije postojećeg antineoplastika doksorubicina, koja bi pokazala veću biolo&scaron;ku aktivnost uz smanjenje neželjenih sporednih efekata koje sam lek izaziva, na prvom mestu kardiotoksičnosti.</p><p>Nanokompozit fulerenol/doksorbicin je okarakterisan brojnim&nbsp; metodama prateći dva osnovna eksperimentalna pristupa: molekulsko-spektroskopske metode (XPS, denzitometrija i transportne osobine, NMR, UPLC, Ramanska i UV-spektroskopija, SFM) i metode&nbsp; nanokarakterizacije (DLS, AFM, TEM), kao i računske simulacije(RDF). Osnovni cilj ispitivanja je bila detekcija postojanja&nbsp;nekovalentnog nanokompozita koji ostvaruju doksorubicin i fulerenolske nanočestice u vodenom rastvoru. Rezultati karakterizacije jasno i nedvosmisleno ukazuju na postojanje nekovalentnih interakcija unutar nanokompozita, &scaron;to dalje utiče na organizaciju i udruživanje čestica, a &scaron;to uslovljava i drugačiju biolo&scaron;ku aktivnost takvog sistema u odnosu na pojedinačne komponente.&nbsp; Rezultati biolo&scaron;kih ispitivanja na&nbsp;<em>in vitro</em>&nbsp;modelu različitih tumorskih ćelijskih linija pokazuju&nbsp; značajan&nbsp;antiproliferativni efekat nanokompozita, kao i selektivnost prema tumorskim u odnosu na zdravu ćelijsku liniju. Eksperimenti na <em>in vivo</em> modelu zebrica potvrđuju smanjenje toksičnosti nanokompozita u poređenju sa lekom, primarno kardiotoksičnosti. Računske simulacije, mikroskopski i spektroskopski podaci, kao i rezultati&nbsp; <em>in vitro</em> i <em>in vivo</em> studija ukazuju na to da nekovalentne interakcije između fulerenola i doksorubicina mogu biti ključni korak u stvaranju sinergističkog sistema za dostavu leka u biolo&scaron;ki sistem.</p><p>Multipotentnost fulerenola kao nanonosača lekova i nespecifičnost strukture doksorubicina kao leka, ukazuje na to da bi fulerenol mogao biti efikasan nanonosač i drugih antineoplastika, &scaron;to daje prostora za unapređenje antitumorskih osobina lekova posredstvom istovremene administracije leka.</p> / <p>The focus of this thesis was the synthesis and characterization of a novel fullerenol/doxorubicin nanocomposite, with the aim to obtain a potential nanoformulation of antineoplastic drug doxorubicin, which would&nbsp; express greater biological activity and lower level of adverse effects than the drug itself, in the first place cardiotoxicity.</p><p>Nanocomposite fullerenol/doxorubicin was characterized by means of numerous methods&nbsp; following two main experimental approaches: molecular-spectroscopic methods (XPS, densitometry and transport properties, NMR, UPLC, Raman and UVspectroscopy, SFM) and mehods of&nbsp; anocharacterisation&nbsp; (DLS, AFM,&nbsp; TEM), as well as computer simulations (RDF). The goal of characterization was detection of&nbsp; non-covalent interactions within nanocomposite that are established between fullerenol nanoparticles and doxorubicin in aqueous solution. The results clearly indicate the existence of non- covalent interactions within nanocomposite that affect the organization and assembling of the particles, which further exhibit different biological activity of such a system in comparison to components themselves. Results of biological activity on <em>in vitro </em>model of different tumor cell lines show significant antiproliferative effect of&nbsp; nanocomposite, as well as selectivity towards tumor cell lines. Experiments conducted on <em>in vivo</em> zebrafish model confirm the lowering ofthe adverse effects of the drug, especially cardiotoxicity, in case when nanocomposite was applied. Computer simulations, microscopic and&nbsp; spectroscopic results combined with encouraging <em>in vitro </em>and <em>in vivo</em> results point out&nbsp; that non-covalent interactions between fullerenol nanoparticles and doxorubicin may present the keyrole in formation of a synergistic system for nanodrug delivery into biological system. Multipotential of fullerenol nanoparticles as a nanocarrier and non-specific structure of doxorubicin as a drug imply that fullerenol may serve as a efficient nanocarrier of numerous other antineoplastics, which further allows the improvement of antitumor properties of drugs withsimultaneous drug administration.</p>

Předkládaná dizertační práce se zabývá novým způsobem přípravy biodegradabilních polyuretanů (PU) a jejich modifikací biologicky aktivními celulózovými nanokrystaly. Literární rešerše se zaměřuje na bioresorbovatelné PU v tkáňovém inženýrství. Shrnuje příklady těchto PU elastomerů, skafoldů (nosičů buněk) i injektovatelných PU společně se způsoby biodegradace na netoxické produkty. Poslední část je zaměřena na nanocelulózu, která si získala pozornost díky svým pozoruhodným fyzikálním (velký specifický povrch, mechanické vlastnosti) a biologickým (biokompatibilita, biodegradabilita a nízká toxicita) vlastnostem jako materiál pro biomedicínu. V experimentální části byly charakterizovány amfifilní biodegradovatelné polyuretanové filmy (bio-PU) syntetizované bez použití rozpouštědla polyadiční reakcí z hydrofilního poly(ethylenglykolu) (PEG) a hydrofobního poly(e-kaprolaktonu) (PCL) jako makrodiolů společně s hexamethylen diizokyanátem. Připravené bio-PU filmy byly charakterizovány pro různé poměry jak mezi PEG/PCL, tak i mezi NCO/OH reagujícími skupinami (izokyanátový poměr). Bio-PU filmy projevily markantní nárůst mechanických vlastností při hmotnostním poměru PEG/PCL rovnému nebo menšímu než 20/80 díky vzniku krystalických domén PCL. Přítomnost PEGu zvyšovala schopnost bio-PU filmu absorbovat vodu i urychlila jeho hydrolytickou degradaci. Oproti tomu nižší absorpční schopnost a delší čas hydrolytické degradace materiálu způsobil vyšší izokyanátový poměr, a tedy i vyšší síťová hustota. Třetí část práce se zabývá přípravou polyuretanových nanokompozitů unikátní metodou bez použití rozpouštědla za využití bio-PU matrice a celulózových nanokrystalů buď nemodifikovaných, nebo povrchově roubovaných PEGem. Strukturní analýza prokázala, že přítomnost tyčinkovitých nanočástic způsobuje imobilizaci polymerních segmentů, v důsledku čehož se zvýšila tuhost a křehkost materiálu. Nastavením vhodného poměru mezi PEG/PCL, množstvím izokyanátu, či přídavkem modifikovaného nanoplniva může být bio-PU materiál "ušit na míru" s vhodnými mechanickými (houževnatost, tažnost) a fyzikálními (botnání, degradace) vlastnostmi. Díky přípravě bez použití rozpouštědla by mohly být připravené materiály využity v regenerativní medicíně např. jako cévní štěpy.

Title: Structuring of plasma polymers: new methods for fabrication of nano-architectured thin films Author: Daniil Nikitin Department / Institute: Department of Macromolecular Physics/Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Doc. Ing. Andrey Shukurov, PhD, Department of Macromolecular Physics/Charles University Abstract: The PhD thesis aims at the investigation of nanostructures based on plasma polymers. The main attention is paid to the combination of a gas aggregation cluster source with plasma-assisted vapor phase deposition for the fabrication of metal-polymer nanocomposites with bactericidal potential. Copper nanoparticles were incorporated into a biocompatible matrix of plasma polymerized poly(ethylene oxide) (ppPEO). The efficiency of such nanocomposite against multi-drug resistant bacteria was demonstrated. It was found that the segmental dynamics of the plasma polymer significantly changed in the presence of nanoparticles as revealed by the measurements of the dynamic glass transition temperature. The nanoscale confinement crucially influences the non-fouling properties of poly(ethylene oxide). A separate chapter is dedicated to the examination of the nanoparticle formation, growth and transport inside the source. Copper and silver nanoparticles were detected in situ in the gas phase...

Title: Structuring of plasma polymers: new methods for fabrication of nano-architectured thin films Author: Daniil Nikitin Department / Institute: Department of Macromolecular Physics/Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Doc. Ing. Andrey Shukurov, PhD, Department of Macromolecular Physics/Charles University Abstract: The PhD thesis aims at the investigation of nanostructures based on plasma polymers. The main attention is paid to the combination of a gas aggregation cluster source with plasma-assisted vapor phase deposition for the fabrication of metal-polymer nanocomposites with bactericidal potential. Copper nanoparticles were incorporated into a biocompatible matrix of plasma polymerized poly(ethylene oxide) (ppPEO). The efficiency of such nanocomposite against multi-drug resistant bacteria was demonstrated. It was found that the segmental dynamics of the plasma polymer significantly changed in the presence of nanoparticles as revealed by the measurements of the dynamic glass transition temperature. The nanoscale confinement crucially influences the non-fouling properties of poly(ethylene oxide). A separate chapter is dedicated to the examination of the nanoparticle formation, growth and transport inside the source. Copper and silver nanoparticles were detected in situ in the gas phase...

Tato diplomová práce zkoumá flexibilní materiál k produkci elektřiny založený na piezoelektrickém polymeru Polyvinylidenfluorid (PVDF). Inkorporací piezoaktivní keramiky lze vlastnosti piezoelektrického polymeru PVDF významně zlepšit a převést na užitečnou elektrickou energii. PVDF byl vytvořen elektrostatickým zvlákňováním do vláken o tloušťce 1,5-0,3 µm a poté studován různými analytickými metodami. Tato práce nabízí popis elektrostatického zvlákňování, přípravu vzorků a teoretický úvod do analytických metod, kterým byly vzorky podrobeny. Morfologie a distribuce nanostrukturované keramiky do polymerní matrice PVDF byla pozorována použitím skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energiově disperzní spektroskopie (EDX). Pro tvorbu fáze a podrobné fázové složení byly vzorky charakterizovány infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FTIR). Práce také obsahuje analýzu s použitím Ramanovy spektroskopie, metody používané k identifikaci a porovnání chemických sloučenin. Elektrické vlastnosti byly studovány dielektrickou spektroskopií a je poskytnuta korelace se složením. Jednotlivé komponenty dotovaných vláken jsou charakterizovány a vyhodnocovány v souvislosti s jejich budoucím využitím v senzorech.