1
|
Bc.
Karolína
Amblerová
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Příprava a studium lipidických formulací vitaminu D na bázi "oil marbles"
|
detail
Příprava a studium lipidických formulací vitaminu D na bázi "oil marbles"
Vitamín D3 ze skupiny lipofilních vitamínů je charakteristický tím, že si ho lidský organismus umí jako jediný vitamín sám syntetizovat. Vznik vitamínu D3 v organismu je podmíněn přítomností dostatečně silného slunečního záření, resp. UVB záření. UVB záření o požadované intenzitě je však dostupné pouze v letních měsících. Během zbytku roku trpí mnoho lidí jeho nedostatkem. Řešením může být pravidelná konzumace potravinových doplňků, které mají pro vitamín D3 nejčastější formu želatinových kapslí plněných olejem s rozpuštěným vitamínem. Nová vyvíjející se forma potravinových doplňků jsou tzv. „oil marbles“ (olejové kuličky). Jedná se o lipofilní nosiče, ve kterých je rozpuštěna aktivní látka lipofilního charakteru. Největšími přednostmi olejových kuliček je zejména schopnost zvýšit rozpustnost a biodostupnost aktivní látky, operativní dávkování a relativně levná a snadná příprava. Tato práce se zabývá přípravou olejových kuliček obsahující vitamín D3 jako aktivní látku a kontrolou obsahu vitamínu D3 v jednotlivých kuličkách pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Dále jsou studovány parametry ovlivňující množství uvolněného vitamínu D3 z olejových kuliček pomocí disolučních testů.
|
2
|
Bc.
Adriana
Augustínová
|
M1
|
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
|
Modelovanie korózie v technologickom okruhu s kvapalnou zliatinou PbLi
|
detail
Modelovanie korózie v technologickom okruhu s kvapalnou zliatinou PbLi
Korózia je závažným problémom v mnohých priemyselných a experimentálnych systémoch, pričom podstatná časť prevádzkových nákladov je smerovaná k predchádzaniu jej vzniku. V koncepte fúznych elektrární sa uvažuje o prevádzke so zliatinou olovo-lítium, ktoré slúži pre produkciu trítia a tienenie. Korózia spôsobená touto zliatinou spočíva predovšetkým v rozpúšťaní materiálu potrubia. Mnohé materiály (napr. bežné nerezové ocele, alebo vysokoteplotné zliatiny rady INCONEL) sú vylúčené z dôvodu vysokej rozpustnosti svojich zložiek v prúdiacej tekutine. Pri poklese teploty v časti okruhu hrozí kryštalizácia rozpustených ,,koróznych produktov“ a postupné upchávanie potrubia. Predošlé experimenty ukazujú, že úbytok materiálu zo stien potrubia sa pohybuje okolo 100 – 200 µm ročne. V izotermickom systéme, akým je plánovaný okruh, by sa rýchlosť korózie mala postupne znižovať, keď sa koncentrácia koróznych produktov približuje k nasýteniu a s ňou klesá aj rýchlosť rozpúšťania. Cieľom tejto práce je kvantifikovať rýchlosť korózie v zariadení prostredníctvom matematického modelu obehového okruhu na základe znalostí rovnovážnych koncentrácií a rýchlosti prestupu hmoty pri prúdení v trubke.
|
3
|
Lucie
Bartošová
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Temperature management during hydrogenolysis of methylbenzenes in a catalytic fixed bed reactor
|
detail
Temperature management during hydrogenolysis of methylbenzenes in a catalytic fixed bed reactor
The majority of aromatic hydrocarbons are harmful to living organisms and the environment. Handling these hazardous substances is a crucial part of petrochemistry. A frequently used processing method is hydrogenolysis, a chemical reaction that allows the breakdown of an aromatic cycle by the addition of a hydrogen atom to the resulting molecule. This allows better utilization of aromatic hydrocarbons by transforming them into simpler alkanes, which have wider industrial applications. However, to obtain desired products with longer carbon chains, it is essential to keep the reaction temperature within the needed limits. Otherwise, the process is degraded by hydrocracking. This work aims to understand mass, momentum, and heat transfer in an experimental packed-bed reactor utilizing the developed (2+1)D computational fluid dynamics (CFD) model validated on the data supplied by the industrial partner. The long-term goal is to design an industrial reactor configuration to keep the temperature within the stable limits optimal for reaction selection.
|
4
|
Lukáš
Bednář
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Stanovení efektivní permeability z 3D rekonstrukcí porézní stěny filtru
|
detail
Stanovení efektivní permeability z 3D rekonstrukcí porézní stěny filtru
Ve spalovacích motorech vznikají jemné saze, které jsou škodlivé lidskému zdraví. K jejich odstranění se používá filtr pevných částic. Permeabilita stěny je jedním z klíčových parametrů filtru, neboť ovlivňuje tlakovou ztrátu pozorovanou u celého filtru. Cílem této práce je z obrazových dat získaných rentgenovou mikrotomografií pro různé vzorky porézních filtrů pevných částic předpovědět permeabilitu stěny filtru. V prvním kroku jsou obrazová data využita na 3D rekonstrukci morfologie stěny. V rámci zpracování obrazových dat je zkoumán vliv různých prahových hodnot použitých pro rozlišení jednotlivých fází. Získaná rekonstruovaná stěna je pak převedena na výpočetní síť a využita pro CFD simulaci toku plynu médiem (viz obrázek). Z vypočítaného tlakového pole je pak vyhodnocena průměrná permeabilita stěny. Tato hodnota předpovězená modelem je následně porovnána s naměřenými daty z experimentů. Výsledky ukazují dobrou shodu mezi simulovanou a změřenou permeabilitou pro vzorky s různou mikrostrukturou stěny.
|
5
|
Bc.
Albert
Behner
|
M2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Experimentální data pro studii koloidní stability polymerních částic
|
detail
Experimentální data pro studii koloidní stability polymerních částic
Polymerní koloidy jsou komplexní materiály s potenciálně velmi širokým spektrem aplikací, ať už se jedná o výrobu polymerů, nátěrů, kosmetiky či medicínské využití. V současnosti se produkuje více jak 20 milionů tun ročně těchto materiálů. Tyto systémy převážně vznikají emulzní polymerizací, kde výsledkem je dispergovaná pevná fáze polymeru ve fázi kapalné. Vlastnosti latexu závisí na složení polymeru, velikosti částic, Debyeově délce a také povrchové charakterizaci částic. Cílem této studie je pokus o vyvinutí metody pro experimentální charakterizaci takovýchto systému z hlediska koloidní stability. K destabilizaci koloidu může dojít několika vlivy: zvýšení koncentrace, přítomnost elektrolytu, teplota nebo mechanické namáhání. Pokud je polymerní koloid vystaven dostatečnému smykovému napětí, dochází k aglomeraci částic končící přechodem celého systému v gel. To může být v některých případech přímo žádoucí (výroba polymerů), na druhou stranu je důležité tento proces kontrolovat a kvantifikovat. V této práci byl polymerní latex zkoumán pomocí reometru, kde byl měřen právě vliv smykového napětí na koloidní stabilitu. Zpracování experimentálních dat dává kvalitativní pohled na fyzikální mechanismus procesu, který lze následně aplikovat v počítačových simulacích a CFD modelování.
|
6
|
Bc.
Vojtěch
Blahušek
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování růstu dendritů na povrchu elektrod
|
detail
Modelování růstu dendritů na povrchu elektrod
Dnešní doba klade stále větší nároky na technologie pro vysokokapacitní mobilní úložiště elektrické energie, jež jsou nezbytná pro lepší využití obnovitelných zdrojů energie, budování chytrých elektrických sítí a rozšíření elektromobility. V rámci mobilních úložišť jsou vyvíjeny bateriové systémy například na bázi lithium-kyslík, lithium-síra nebo zinek-vzduch. Bohužel, provoz těchto typů baterií není bez obtíží. Jednou z největších výzkumných výzev je v této oblasti růst dendritů – útvarů o rozličné morfologii vznikajících elektrodepozicí kovu na povrchu elektrod. Dendritické útvary snižují životnost i kapacitu baterie a mohou vyústit v přehřívání a zkrat článku. Tato práce se zabývá studiem růstu dendritů a hledáním vztahu mezi podmínkami jejich vzniku a výslednou morfologií skrze matematické modelování. Model je založen na metodě nelineárního fázového (anglicky „phase-field model“), která nachází využití při modelování dynamiky dějů na fázovém rozhraní jako například při solidifikaci, krystalizaci nebo spinodální dekompozici. Vývoj struktur je popisován pomocí proměnné fázového pole, která je spojitá přes celou výpočetní doménu. Výsledný model bude v budoucnu použit pro lepší pochopení vývoje dendritických struktur v elektrochemických článcích a zabránění jejich vzniku.
|
7
|
Bc.
Laura
Bábanová
|
M2
|
doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Funkcionalizované polymérne membrány pre degradáciu pesticídov
|
detail
Funkcionalizované polymérne membrány pre degradáciu pesticídov
Organofosfátové pesticídy sú vo vysokej miere využívané v hospodárstve. Kvôli ich nepriaznivému vplyvu na zdravie ľudí sa pri výrobe BIO rastlinného oleja musia zbytky týchto pesticídov odstrániť. Medzi environmentálne najbezpečnejšie a najefektívnejšie metódy detoxikácie patrí degradácia organofosfátových pesticídov pomocí enzýmu PTE. Tento enzým je vo voľnej forme nestabilný a málo aktívny, preto je potrebná jeho imobilizácia na nerozpustný substrát.
V tejto práci sa skúmal efekt PTE enzýmu imobilizovaného na funkcionalizované PVDF membrány s povrchovo viazanými MOF nanočasticami UiO66-NH2 na degradáciu pesticídu Methyl paraoxonu z rastlinného oleja.
Pripravili sa 3 druhy membrán: PVDF-DAMP-GA, PVDF-DAMP-GA-MOF a PVDF‑DAMP-GA-MOF-GLY-GA. Enzým PTE bol imobilizovaný na všetky tri membrány. Skúmala sa špecifická aktivita enzýmu PTE v deň imobilizácie a pravidelne po dobu mesiaca.
Na charakterizáciu materiálových vlastností skúmaných membrán bola použitá elektrónová mikroskopia a infračervená spektroskopia.
|
8
|
Bc.
Vojtěch
Bílek
|
M2
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Metodika stavby simulace míchaných agregačních nádrží
|
detail
Metodika stavby simulace míchaných agregačních nádrží
Výpočetně úsporný model správně popisující hydrodynamické podmínky uvnitř flokulačních nádrží, které jsou součástí úpraven pitné vody, umožní optimalizaci těchto zařízení a přispěje k efektivnější a úspornější výrobě. Geometrická rozmanitost nádrží a odlišnost použitých typů míchadel, společně s velmi omezenou možností zisku experimentálních dat na reálných zařízeních, vyžaduje robustní metodiku simulace proudění míchané nádrže. Přestože literatura obsahuje četné poznatky o modelování míchaných zařízení, práce se často rozcházejí použitou metodikou pro popis turbulence, přístupem ke stavbě výpočetní sítě a neexistuje jednotná metodika simulací. Naopak závěry prací si často odporují, a to i pro standardní narážkovou nádobu s Rusthonovou turbínou. Tato práce testuje 4 přístupy lišící se flexibilitou tvorby sítě pro složitější geometrie a očekávanou kvalitou sítě vzhledem k použitým numerickým metodám. Výsledky vykazují vysokou citlivost na zvolené metodice stavby výpočetní sítě. Porovnáním výsledků s experimentálními daty dostupnými v literatuře byla vybrána nejvěrohodnější metodika, dále použitá pro simulaci zařízení s geometrií obdobnou flokulační nádrži. Vypočtená data jsou porovnána s vlastními experimentálními údaji získanými metodou PTV.
|
9
|
Bc.
Veronika
Chudá
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Charakterizace vlastností agregátů v závislosti na hydrodynamických podmínkách při úpravě vody
|
detail
Charakterizace vlastností agregátů v závislosti na hydrodynamických podmínkách při úpravě vody
K odstranění koloidních částic při úpravě vody se využívává flokulace, tedy agregace částic do větších struktur – vloček. Jejich velikost či struktura mají vliv na účinnost následné separace a je tak žádoucí vlastnosti agregátů řízeně ovlivňovat. Charakteristika vloček závisí jak na jejich chemické podstatě dané povahou nečistot, tak na hydrodynamických podmínkách ve flokulačním zařízení. Charakterizace vloček v závislosti na proměnlivých podmínkách v reálných průtočných zařízeních by usnadnila návrh a optimalizaci úpraven, dobře je ale popsaná pouze ve vsádkových systémech za konstantních podmínek. K doplnění chybějících dat byla navržena a postavena aparatura s úzkou distribucí gradientu rychlosti, kterým jsou hydrodynamické podmínky popsány. Díky tomu je možné podmínky kontrolovaně měnit, a tak simulovat pohyb agregátu reálným zařízením a jeho vývoj. Naměřená data ukázala, že svůj účel aparatura plní pouze při vyšších hodnotách otáček, tedy při vyšších gradientech. Při nižších dochází k nechtěným jevům, např. sedimentaci vloček, a tak ke zkreslení výsledků. Pro získání dat i v této oblasti byla navržena nová aparatura vycházející z původní, která by tento problém měla eliminovat. Na té bude následně probíhat experimentální studie dané závislosti.
|
10
|
Zuzana
Coufalová
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Změny v klíčových vlastnostech katalytického filtru v závislosti na množství zachycených sazí
|
detail
Změny v klíčových vlastnostech katalytického filtru v závislosti na množství zachycených sazí
Automobily se spalovacími motory produkují škodlivé plynné i pevné emise, které mají negativní vliv na životní prostředí a lidské zdraví. Pro jejich odstraňování jsou často používány katalytické filtry pevných částic, které fungují jako katalytický konvertor i filtr pevných částic. Jsou tvořeny porézním nosičem s tenkou katalytickou vrstvou, která může být nanesena na stěně nebo ve stěně filtru. Filtr zachytává pevné částice a katalytická vrstva umožňuje oxidačně-redukční reakce zajišťující odstranění plynných škodlivin. Během provozu je filtr zanášen sazemi, jež mohou vytvářet transportní omezení pro kontakt plynu s katalytickou vrstvou, a zhoršit tak katalytickou aktivitu filtru. V této práci byl zkoumán vliv množství zachycených sazí na katalytickou konverzi při oxidaci CO. Nejprve byly vzorky zanášeny postupně v pěti fázích, po každém filtračním experimentu byla měřena katalytická aktivita filtru pro dvě prostorové rychlosti. Následně byl vzorek zregenerován a opět zanášen, tentokrát vkuse, poté byla znovu změřena jeho katalytická aktivita. Výsledky ukazují minimální vliv sazí na rozběhnutí katalytických reakcí a dosahovanou konverzi při nízkých průtocích plynu, ale rostoucí vliv při vyšších průtocích, což potvrzuje hypotézu o transportním omezení.
|
11
|
Bc.
Terezie
Císařová
|
M2
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Membranes and ladders
|
detail
Membranes and ladders
The importance and awareness of lipid nanoparticles (LNP’s) have significantly increased with the COVID-19 outbreak. During this pandemic, LNP’s demonstrated their effectiveness as a practical drug delivery system. However, for the m-RNA to be effectively delivered to a human body, a compatible lipidic composition had to be found. Ensuring the compatibility between the drug and the phospholipid 'barrier' is generally essential and given the vast array of drugs available, the discovery of new phospholipid compositions remains a continual necessity.
Our research explores unconventional phospholipid bilayers containing the ladderane motive. This unique structural feature, formed by conjugated cyclobutenes or cyclohexanes, is naturally found in the organelles of ammonium-oxidizing bacteria, though its exact purpose within these organisms remains a mystery. Thus, we decided to conduct molecular dynamics simulations on bilayers containing ladderane phospholipids or alcohols. This theoretical exploration aims to provide new insights into their properties, broadening our knowledge in both bacterial and pharmaceutical perspective.
|
12
|
Bc.
Kryštof
Dorňák
|
M1
|
Ing. Lucie Mašková
|
Příprava kompozitních struktur s teplotně-řízeným vylučováním aktivní látky
|
detail
Příprava kompozitních struktur s teplotně-řízeným vylučováním aktivní látky
V průběhu historie bylo lidstvo vystaveno mnoha těžkým zkouškám a mezi ty nejnáročnější se bezesporu řadí závažné choroby. Velká část z nich je způsobována bakteriemi, se kterými jsme se po objevu penicilinu, a tedy konceptu antibiotik, naučili bojovat. Ani mor či tuberkulóza již dnes při včasné léčbě obvykle nejsou životu nebezpečné, nebo snad ano? Běžná antibiotika se bohužel pro svou chemickou stálost akumulují v životním prostředí, a bakterie jsou tak schopny tvořit si vůči nim rezistenci. To je jedním z nejurgentnějších problémů moderní medicíny. Řešení lze hledat v rychle se rozvíjející oblasti proléčiv, což jsou farmaceuticky neaktivní prekurzory léčiv, k jejichž aktivaci dochází až působením příslušného enzymu v místě určení. Tím je umožněna léčba využívající látky, které pro jejich nestálost není možné formulovat do tablet či kapslí. Takovou látkou je například allicin, který svým silným baktericidním účinkem umožňuje česnekovým buňkám čelit bakteriálnímu napadení. Cílem tohoto projektu je proto s využitím 3D biotisku připravit strukturované filmy obsahující prekurzor allicinu – allin a enzym allinázu, ve kterých vnějším podnětem (vlhkost, teplota) dojde ke spuštění enzymatické reakce, a tedy řízenému uvolnění účinné látky na místě určení.
|
13
|
Marek
Drápela
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Impact of additives on triboelectric sorting of plastic waste
|
detail
Impact of additives on triboelectric sorting of plastic waste
Many additives are used in the polymer industry to improve products. These substances can negatively affect the recycling process. Thus, sorting plastic waste not only by bulk material but also by additive content can be valuable. The presented work focuses on the impact of colourants on the triboelectric sorting of plastic waste. This method is based on generating a surface charge on the ground waste by friction between the waste particles and a particular plate. Humidity, size and composition of involved objects are important. Various commercially available plastics were tribocharged by vibration in cells made of six different plastic materials. We measured the saturation charge and the charging behaviour over time. Then we modified selected plastics with different additives and their concentrations and tested them as before. The effect of additives was mainly observed in the experiments performed in the PP and PVC cells. The presence of chlorine in the PVC cell and in one of used pigments is thought to be responsible for the different charging behaviour. Measurements with the pigment blue showed a dependence on the concentration of the colourant. In conclusion, triboelectric separation could be used for sorting plastics with specific additives from the separated material.
|
14
|
Bc.
Peter
Feiler
|
M1
|
-
|
3D printed bone implants based on sintered hydroxyapatite
|
detail
3D printed bone implants based on sintered hydroxyapatite
Recovering from a bone fracture is a very complex and strenuous process. In the cases of especially complex fractures with bone loss, the human body isn´t capable of fully recovering on its own. In these situations, where surgical intervention is required, bone tissue engineering can be used to create bone implants, providing structural support for the growth of a new bone. Hydroxyapatite (HA) has been widely used for these purposes due to its natural bioactive properties. However, to ensure favorable conditions for the growth of the bone tissue on the prepared scaffolds in addition to being biocompatible the scaffold's porosity needs to be within a specific size range. Standard methods of scaffold preparation are not able to guarantee the desired porosity and thus, there has been a continuous search for novel means of HA scaffold production. 3D printing is emerging as one of the most promising methods, allowing for the material shaping of very complex scaffolds. This technique meets the individual patients' requirements while being able to produce the desired porosity distribution within the implant. In this work, we have explored the possibility of using commercial 3D printers to produce sintered HA scaffolds and evaluated the scaffold's mechanical and biological properties.
|
15
|
Jakub
Fišner
|
B2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Validace funkčnosti prototypu zařízení na kontinuální antisolventní precipitaci
|
detail
Validace funkčnosti prototypu zařízení na kontinuální antisolventní precipitaci
Jedním z problémů nově vyvíjených léčiv je jejich špatná rozpustnost ve vodných médiích – dle BCS klasifikace spadá až 40% léčiv do kategorií II. a IV., tedy látky se špatnou rozpustností, což vede k nízké biodostupnosti. Tento problém můžeme řešit mimo jiné vhodnou formulací, například ve formě nanokrystalů. Vyrobíme-li krystalické nanočástice látky, zvýšíme zásadně povrch částic vzhledem k objemu a tím docílíme lokální supersaturaci při rozpouštění ve fyziologickém roztoku. Proto se stávají mnohem lépe použitelnými v léčbě mnoha onemocnění. Moje práce se zabývá přípravou nanokrystalů kontinuální antisolventní precipitací v průtočném zařízení, resp. validací funkčnosti tohoto prototypu. Validace zařízení spočívá v porovnání proměnných parametrů, tedy celkového průtoku, koncentrace organické a vodné složky, volba konkrétních stabilizátorů, volba konkrétní modelové látky, nebo léčiva, a možnost využití filtru. Vliv jednotlivých parametrů byl validován tak, že hodnoty všech parametrů s výjimkou validovaného byly fixní, a byly sledovány vlivy změny validovaného parametru na výslednou distribuci velikosti částic a jejich stabilitu. Cílem práce je jednotlivé vlivy popsat, a zároveň zajistit stabilní a konzistentní precipitaci produktu.
|
16
|
Vojtěch
Hampl
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Příprava a charakterizace farmaceutické formulace na základě koloidně stabilní nanosuspenze
|
detail
Příprava a charakterizace farmaceutické formulace na základě koloidně stabilní nanosuspenze
Hlavním neduhem perorálně podávaných léčiv je jejich nízká biologické dostupnost, způsobená jejich nízkou rozpustností a permeabilitou. Ty jsou pro většinu nových léčiv velmi nízké, což má za následek komplikace s jejich vývojem a testováním, nebo jejich úplné zavrhnutí. Tento problém se často řeší na molekulární úrovni či zvýšením množství léčiva a excipientů. To vede ke zvýšení nákladů, nebo u konkrétních léčiv není tento postup možný. Možným řešením, kterým se ve své práci zabývám, je příprava účinných farmaceutických látek za pomoci koloidně stabilní nanosuspenze pomocí mokrého mletí jako meziproduktu, což způsobuje urychlení rozpouštění, a tím teoreticky i biologickou dostupnost. Samotná nanosuspenze při standardním disolučním testu uvolňuje veškerou účinnou látku řádově rychleji než prášková forma. Pro lepší manipulaci a dávkování suspenzi dále zpracovávám pomocí lyofilizace, granulace či sprejového sušení až do finální lékové formy, tablety. Budoucím cílem projektu je zlepšení biologické dostupnosti a modulovatelnost křivky uvolnění, tudíž využití nanosuspenzí pro dosažení vyšší hladiny léčiva v krvi či pro pozvolnější uvolňování.
|
17
|
Alexandra
Hlaváčová
|
B3
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Synthesis and characterization of chemically crosslinked cellulose hydrogels for flexible electronic skins
|
detail
Synthesis and characterization of chemically crosslinked cellulose hydrogels for flexible electronic skins
Electronic skins (e-skins) are artificial flexible skins mimicking the mechanical performance and sensing properties of natural skin by transducing numerous external stimuli into electrical signals. Stretchable and compressible hydrogels based on biopolymers have drawn great attention in recent years for development of e-skins for various applications such as human wearable sensors and feedback sensors in soft robotics. Among them, cellulose, an abundant biopolymer, is an attractive candidate for the development of environmentally friendly and biocompatible electronic devices. However, the combination of sensory and mechanical properties is still a challenge for imitating human skin. In this study, cellulose based-hydrogels are synthesized using chemical cross-linking approach based on free radical polymerization of allyl cellulose in NaOH/urea aqueous solution. Effect of various experimental variables such as the degree of substitution of cellulose with allyl groups obtained in first step of the chemical reaction, concentration of the initiator, and reaction temperature on the swelling degree, morphology, and physico-chemical properties are studied using various characterization techniques.
|
18
|
Matěj
Honzík
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Návrh a sestavení aparatury pro testování elekrochemických palivových článků typu SOFC
|
detail
Návrh a sestavení aparatury pro testování elekrochemických palivových článků typu SOFC
V současnosti je kladen důraz na využívání obnovitelných zdrojů. Jednou z nevýhod tohoto způsobu získávání elektrické energie jsou sezónní nebo krátkodobé přebytky či nedostatky. K vyrovnání nestabilit je možné využívat zařízení pro krátkodobou kompenzaci, např. přečerpávací elektrárny nebo baterie. Jako vhodný způsob dlouhodobého uchování se ukazuje převedení přebytků elektřiny na chemický zdroj energie, např. H2 nebo NH3, které jsou stabilní a mohou být snadno skladovány a transportovány. Palivové články s elektrolytem z pevných oxidů (SOFC) jsou díky pracovní teplotě do 700 °C využitelné jako efektivní konvertory chemické energie uložené ve formě H2 a NH3 zpět na energii elektrickou. Článek sestává z porézní anody Ni-Sm0,2Ce0,8O2 a porézní katody La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3, mezi nimiž je neporézní membrána Sm0,2Ce0,8O2 sloužící jako elektrolyt, který umožňuje transport kyslíkových iontů O-. Tato práce se věnuje návrhu a sestavení nové aparatury pro testování SOFC. Ta zahrnuje reaktor z keramických trubek, ve kterém je umístěn palivový článek o průměru 1 cm, přívody paliva (H2 nebo NH3) k anodě a vzduchu ke katodě, regulátory hmotnostního průtoku (MFC), elektrochemický impedanční spektrometr (EIS) a analyzátory složení výstupních plynů (Magnos a hmotnostní spektrometr – MS).
|
19
|
Hynek
Housar
|
B3
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Preparation and optimization of lipid and lipid-free formulations for enhancing cannabinoid bioavailability
|
detail
Preparation and optimization of lipid and lipid-free formulations for enhancing cannabinoid bioavailability
This work targets the potential use of cannabinoids in the battle with inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA). These plant-based compounds from Cannabis sativa can interact with the endocannabinoid system and many other cellular receptors in the human body and thus reduce inflammation. Our goal is to test the possibility of using various cannabinoids for the treatment of RA. A common problem for all cannabinoids is their very low solubility in water, resulting in very low bioavailability. In this respect, oil-based formulations can improve bioavailability; however, on the market, only oil solutions exist, with no study of how droplet size would impact cannabinoids bioavailability. Therefore, our goal is to prepare stable emulsions with various droplet sizes. This was done through processes using Ultra-Turrax, membranes, sonication, or high-pressure homogenization. Consequently, such emulsions were tested in vivo on rats. Based on the results, it was found that the largest interfacial surface might not be as beneficial for bioavailability as we thought, and there was an optimal droplet size with the highest bioavailability.
|
20
|
Šimon
Hudínek
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Simulace záchytu částic v automobilovém filtru pomocí modelu kolektorů
|
detail
Simulace záchytu částic v automobilovém filtru pomocí modelu kolektorů
Při spalovacích procesech dochází k tvorbě nanočástic sazí, které jsou pro naše zdraví škodlivé. Abychom tyto částice odstranili a zároveň neblokovali odvod zplodin, nachází se ve výfukovém systému filtr pevných částic. Ten může být také doplněn o katalyzátor, který zajišťuje konverzi plynů. Návrh takového zařízení je složitý problém, jehož cílem je vysoká konverze a filtrační účinnost při udržení minimální tlakové ztráty a ceny.
Ke studiu této problematiky se používají matematické modely předpovídající účinnost zařízení v závislosti na jeho konfiguraci a provozních podmínkách. Efektivní výpočty umožňuje 1D+1D model, který předpokládá 1D tok kanálkem a na něj kolmý 1D transport přes stěnu filtru. Mimo bilance hmotnosti, entalpie a hybnosti plynu je také třeba počítat filtrační účinnost pro pevné částice. Tato práce se věnuje implementaci modelu jednotkových kolektorů, který zjednodušeně popisuje porézní strukturu filtru. Na základě porovnání výsledků modelu s experimentálními daty jsou vybrány vhodné korelace a hodnoty modelových parametrů, které umožňují výpočet filtrační účinnosti v závislosti na porozitě filtru, průtoku a velikosti částic.
|
21
|
Bc.
Jiří
Huml
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Metoda přípravy systémů pro výrobu gelových částic pomocí stop flow litografie
|
detail
Metoda přípravy systémů pro výrobu gelových částic pomocí stop flow litografie
Hydrogelové částice vystavené fokusovaným paprskům světla umožňují vlivem mikroskopického smršťování gelu pohyb částice v prostoru. Slibné využití hydrogelových částic lze hledat v biomedicinských aplikacích, při transportu buněk, nebo léčiv do cílových míst.
Výroba částic probíhá pomocí stop-flow litografie v mikrofluidních systémech, ve kterých se vytváří dvoufázový tok fotocitlivého roztoku gelu, kde jedna z fází je obohacena o zlaté nanočástice. Rozhraní mezi fázemi je po zastavení toku ozářeno krátkým pulzem UV záření skrze fotomasku, nesoucí tvar částic, čímž se gel vytvrdí. Tok roztoku se následně opět spustí, aby vzniklou částici odplavil z fokusovaného místa tak, aby se proces mohl opakovat. Tato práce je zaměřena na návrh a výrobu mikrofluidního čipu, na kterém bude možné ověřit chování gelových částic při změně vnějšího prostředí. Výrobním postupem je návrh fotomasky, opatřenou patřičným schématem, skrze kterou pomocí fotolitografie bude geometrie přenesena do razidla za použití negativního fotorezistu SU8. Výsledný mikrofluidní čip je pak vyhotoven pomocí měkké litografie z tohoto razidla za použití elastomeru PDMS.
|
22
|
Romana
Hupková
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Enkapsulace bakteriálních buněk do polymerní matrice
|
detail
Enkapsulace bakteriálních buněk do polymerní matrice
Mikrobióm označuje kolektívne spoločenstvo mikroorganizmov obývajúcich konkrétny hostiteľský organizmus. Každé miesto na tele predstavuje jedinečné prostredie, ktoré môže zahŕňať bilióny mikrobiálnych buniek a stovky odlišných kmeňov, ktoré sa v celom tele odlišujú od jedného miesta k druhému. Napriek všadeprítomnosti a zásadnej dôležitosti mikrobiómov v živote, ako aj ich silnému spojeniu so zdravím a chorobami, zostáva naše chápanie ich vzájomných interakcií a ich hostiteľov v počiatočných štádiách vývoja. Cieľom tejto práce je pripraviť mikrokapsuly so zapuzdrenou bakteriálnou kultúrou a skúmať interakcie medzi bakterialnymi buňkami. Spôsob enkapsulácie umožňuje vytvorenie alginátových hydrogélových kapsúl na enkapsuláciu baktérií, aby sa zabezpečila integrita a stabilita hydrogélu.
|
23
|
Bc.
Rostislav
Huňa
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Model pasivního míchání mikrofluidického systému kontinuální antisolventní precipitace
|
detail
Model pasivního míchání mikrofluidického systému kontinuální antisolventní precipitace
Uvádí se, že přibližně 40 % průmyslově vyráběných léčiv je špatně rozpustných, což významně snižuje jejich biologickou dostupnost. Jednou z nejnovějších formulačních strategií je příprava nanočástic těchto léků, tzv. nanokrystalů. Pokles velikosti částic zvyšuje poměr plochy povrchu k objemu, což zvyšuje rychlost rozpouštění molekul špatně rozpustných ve vodě a tím i jejich biologickou dostupnost. Jako jedna z možností přípravy nanočástic se nabízí antisolventní precipitace, metoda, při níž je roztok léčiva vpraven do antisolventního činidla, které zajišťuje výrazné lokální přesycení roztoku a vznik velkého množství nukleí. Nicméně, oproti běžně používanému vsádkovému uspořádání procesu, v průtočného uspořádání je třeba brát v úvahu hydrodynamické podmínky, které silně ovlivňují vlastnosti výsledných nanokrystalů. Pro porozumění tomuto jevu a optimalizaci procesu je tedy nutné studovat charakter a kinetiku míchání v našem zařízení. Tato práce se proto zabývá studiem vlivu objemového průtoku a geometrie systému na průběh a dobu homogenizace v průtočném krystalizéru pomocí CFD simulací v ustáleném stavu. Výsledky této práce budou přímo uplatněny pro popis průběhu celého procesu pomocí již existujícího matematického modelu kontinuální krystalizace s neideálním mícháním.
|
24
|
Jana
Jarolímková
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Modelování elektrostatických sil při filtraci nanočástic ve výfukovém plynu
|
detail
Modelování elektrostatických sil při filtraci nanočástic ve výfukovém plynu
Se zhoršující se klimatickou situací přichází přísnější emisní limity, které regulují množství škodlivých pevných částic ve výfukových plynech. Splnění těchto norem u automobilů se spalovacími motory je možné jen díky filtrům pevných částic, které jsou nutnou součástí systémů pro ošetření spalin. Ve filtru plyn prochází přes tenkou porézní stěnu z keramického materiálu. Tato práce se zabývá elektrostatickými silami, které mohou působit na mikroskopické pevné částice, a to i v případě poměrně malého povrchového náboje. Model popisující elektrostatické interakce jsem implementovala do již existujícího CFD modelu toku plynu skrz 3D rekonstruovanou porézní stěnu filtru, spojeného s řešičem pohybových rovnic pro jednotlivé pevné částice. Základem pro výpočet elektrostatických sil je Coulombův zákon, pomocí kterého je definována intenzita elektrostatického pole generovaného stěnami filtru. Toto pole následně působí na opačně nabité nanočástice v proudícím plynu, které jsou přitahovány ke stěně filtru. Provedená studie předpovídá pozitivní vliv elektrostatických interakcí na filtrační účinnost. To je v souladu s naměřenými experimentálními daty, které ukazují vyšší záchyt částic, než by odpovídalo pohybu částic ovlivněnému pouze setrvačností, třecími silami a Brownovým pohybem.
|
25
|
Bc.
Adéla
Kavalová
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování depolymerizace kyseliny polymléčné
|
detail
Modelování depolymerizace kyseliny polymléčné
Kyselina polymléčná (PLA) se řadí mezi přední komerční polymery vyráběné z obnovitelných zdrojů, jako je škrob nebo cukrová třtina. Její uplatnění sahá od obalových materiálů a izolačních pěn až po automobilový průmysl. Jednou z hlavních výhod, která PLA odlišuje od konvenčních plastů získávaných z fosilních paliv, je její schopnost biologické rozložitelnosti. V dnešní době je recyklace materiálů esenciální pro dosažení udržitelného rozvoje, a i z toho důvodu je depolymerizace na monomerní jednotky předmětem četných studií.
PLA je syntetizováno tzv. polymerací s otevřením kruhu (angl. „Ring Opening Polymerization“), což je reverzibilní chemická reakce, jejíž směr lze obrátit vhodnými podmínkami. Klíčovým faktorem pro tuto reakci je tzv. teplota depolymerizace (angl. „ceiling temperature“), která stanovuje rovnováhu mezi dopřednou a zpětnou reakcí.
Cílem této studie je využít již validovaný víceúrovňový model výroby kyseliny polymléčné a upravit jej za účelem otočení rovnováhy ve prospěch depolymerizace. Takto získaný model depolymerizace PLA na laktid (cyklický dimer kyseliny mléčné) bude dále rozšířen o popis vlivu termodynamických interakcí v systému polymer-monomer-rozpouštědlo a využit pro optimalizaci procesu.
|
26
|
Bc.
Peter
Kavka
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Porovnanie výmenných tokov kvapaliny pre rôzne geometrické konfigurácie miešadiel v prostredí fermentorov
|
detail
Porovnanie výmenných tokov kvapaliny pre rôzne geometrické konfigurácie miešadiel v prostredí fermentorov
Komplexnosť hydrodynamických systémov v miešaných reaktoroch je nutné študovať z dôvodu lepšieho pochopenia lokálnych dejov. Tie ale môžu mať veľký dopad na celkové správanie systému. Medzi takéto parametre patrí aj objemový koeficient prestupu hmoty, kLa. Ten je považovaný za jeden z rozhodujúcich faktorov pri konštrukcií dvojfázových plynovo‑kvapalinových reaktorov, a teda tvorí základ priemyselného dizajnu. Z matematického pohľadu, reaktor s konfiguráciou viacerých miešadiel na spoločnom hriadeli môže byť predstavený ako kaskáda ideálne miešaných reaktorov. Jeden takýto reaktor s miešadlom reprezentuje jednu objemovú sekciu. Vstup a výstup kvapaliny medzi jednotlivými sekciami popisuje výmenný tok, čo je kľúčová informácia pre schopnosť predikcie kLa. Tieto hodnoty sa experimentálne získavajú zo štúdie dynamiky homogenizácie kvapaliny. V aktuálnej literatúre, informácie o výmenných tokoch sú k dispozícii len v obmedzenom rozsahu prevádzkových parametrov (rýchlosť miešania, prietok plynu) a geometrických vlastnostiach (veľkosť a typ miešadla). Z tohto dôvodu uvádzame rozšírenie chýbajúcich podmienok pre koalescentnú vsádzku. Znalosť získaných dát otvára cesty matematickým modelom, ktoré uľahčujú dizajn miešaných reaktorov v priemyselnom prostredí.
|
27
|
Matyáš
Khýr
|
B3
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Vývoj modelu umělé inteligence pro odhad filtrace výfukových plynů
|
detail
Vývoj modelu umělé inteligence pro odhad filtrace výfukových plynů
Pro vývoj katalytických filtrů, které umožňují efektivní zpracování výfukových plynů v automobilovém průmyslu, je klíčové dokázat modelovat vliv zanášení filtru sazemi na jeho makroskopické parametry, jako jsou tlaková ztráta, filtrační účinnost a konverze škodlivých plynů. Existující numerický model pro depozici částic sazí v porézních stěnách katalytického filtru je velmi výpočetně náročný a je proto žádoucí vyvinout alternativní přístup, který by umožnil výpočetně levnou predikci distribuce sazí na základě geometrie mikrostruktury a rychlostního pole proudícího plynu. Jako jeden z možných přístupů se jeví použití metod hlubokého učení: Cílem této práce je navrhnout vhodnou architekturu umělé neuronové sítě včetně zpracování a reprezentace vstupních dat a dále s pomocí existujícího výpočetního modelu připravit modelový dataset k jejímu učení.
|
28
|
Bc.
Lukáš
Killar
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Stanovení rychlostních profilů ve zkušební požární místnosti
|
detail
Stanovení rychlostních profilů ve zkušební požární místnosti
Základem poznání o vlastnostech materiálů jsou experimenty. Mezi ně patří i požární zkoušky, při kterých se zkoumají vlastnosti materiálů spojené s požáry, například teplota vzplanutí, rychlost uvolňování tepla či rychlost šíření ohně. Požární zkoušky jsou výrazně ovlivněny prouděním plynů, kvůli přístupu kyslíku nutného k hoření a odvodu spalin. Proto má smysl rozlišovat zkoušky ve venkovních či vnitřních prostorech. Jedním z prostorů, kde se zkoušky provádějí je zkušební požární místnost na Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB). Požární zkoušky je třeba provádět při normou specifikovaných podmínkách, aby nedocházelo k odchylkám a tím k ohrožení lidí, či přístrojů využívaných k měření.
Při zkouškách prováděných ve zkušební požární místnosti na UCEEB bylo vypozorováno, že se proud plynů stáčí nežádoucím způsobem a mohl by ovlivňovat průběh zkoušek, či zapříčinit poškození přístrojů při hoření. Cílem mé práce je experimentálně naměřit rychlost proudění plynů v místnosti a blízkém okolí a pomocí CFD řešičů FDS a Ansys Fluent vytvořit rychlostní profily ve zkušební požární místnosti a ověřit nežádoucí vliv proudění plynů. Dále jsou řešeny možnosti úprav geometrie místnosti směřující k redukci nežádoucího charakteru proudění.
|
29
|
Bc.
Kevin
Klee
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Artificial neural network as a surrogate model in PLA bioplastic production
|
detail
Artificial neural network as a surrogate model in PLA bioplastic production
The most widely produced renewable and biodegradable polymer is polylactic acid (PLA). A multiscale mathematical model has been built to determine rheological properties of PLA melt during production with the potential to become a soft sensor in on-line optimization and control of a polymerization reactor. Unfortunately, prediction of detailed polymer molecular architecture using the Monte Carlo method (which is incorporated in the developed model) is computationally demanding, thereby limiting use of the model in real time during production. Therefore, the goal of this work is to develop an artificial neural network (ANN) as a surrogate model to be used in real-time PLA production. The structure of the employed ANN is presented along with a description of the process of deep learning as well as sampling points generation in the model parametric space using the Latin hypercube sampling method.
|
30
|
Bc.
Marek Martinian
Kolátor
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vícekrokové nanášení katalyzátoru do voštinového filtru
|
detail
Vícekrokové nanášení katalyzátoru do voštinového filtru
Pro čištění výfukových plynů ze spalovacích procesů se dnes často využívají katalytické filtry pevných částic, které jsou kompaktní kombinací filtru a katalyzátoru. Katalytické filtry jsou vytvářeny nanášením mikročástic katalyzátoru v podobě vodné suspenze na porézní keramický filtr. U katalytických filtrů pevných částic je kritické najít rovnováhu mezi třemi parametry: nízkými tlakovými ztrátami, vysokou filtrační účinností a vysokou katalytickou konverzí plynných škodlivin. Tyto charakteristiky jsou ovlivněny především vlastnostmi nanesené katalytické vrstvy. Nanesení katalyzátoru do souvislé vrstvy na vnějším povrchu stěny zvyšuje filtrační účinnost, ale i tlakovou ztrátu oproti filtru s katalyzátorem v tenké vrstvě uvnitř pórů stěny. Tato práce se věnuje kombinovanému, vícekrokovému nanášení katalyzátoru pro dosažení co nejlepších vlastností katalytických filtrů. Jsou nalezeny vhodné postupy a klíčové parametry vodné suspenze pro jednotlivé kroky nanášení. Struktury připravených vrstev jsou porovnány pomocí snímků z elektronového mikroskopu a je diskutován jejich potenciál pro praktický provoz.
|
31
|
Bc.
Michal
Kolář
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Studium elektrodialýzy v modelovém laboratorním zařízení
|
detail
Studium elektrodialýzy v modelovém laboratorním zařízení
Elektrodialýza je technika, která používá elektrické pole k přenosu iontů skrze selektivní membrány. Využívá se například při úpravě vody, v mlékárenském průmyslu či ve farmacii. Během procesu se v zařízení mění celá řada veličin jako je koncentrace iontů, elektrický potenciál, teplota atd. Průběh těchto veličin můžeme simulovat pomocí 1D a 2D modelů, které zahrnují zjednodušující předpoklady. To však ne vždy odpovídá skutečně naměřeným výsledkům, jelikož se příslušné veličiny mění ve všech třech dimenzích. Výzkum se tedy zaměřuje na experimentální rekonstrukci 3D profilu jedné z těchto veličin, a to elektrického potenciálu. Dále jsme pracovali na výrobě elektrodialyzéru, díky kterému bychom byli schopni za správného nastavení parametrů procesu odebírat nejvíce odsolený roztok. V případě výzkumu elektrického potenciálu šlo o vyvinutí celého postupu, jak na námi sestaveném elektrodialyzéru měření realizovat. Díky tomu bylo možné příslušné 3D profily vyobrazit, což může přispět k většímu pochopení celého procesu. Zatímco při odebírání roztoku se jednalo zejména o správné nastavené parametrů procesu, abychom dostali roztok o nejnižší koncentraci soli.
|
32
|
Bc.
Adam
Kostovčik
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Vplyv povrchovo aktívnych látok na vlastnosti bublín v aerovanej kolóne
|
detail
Vplyv povrchovo aktívnych látok na vlastnosti bublín v aerovanej kolóne
V aerovaných zariadeniach je zádrž plynu výrazne ovplyvňovaná parametrami bublín, ako sú ich veľkosť a rýchlosť. Pridaním povrchovo aktívnych látok je možné upravovať tieto parametre, rovnako ako koalescenciu či rozpad bublín. Táto práca je zameraná na stanovenie vplyvu neionického surfaktantu na vlastnosti zhluku bublín v aerovanej kolóne. Použitým surfaktantom bol terpineol, široko používaný v kozmetickom a farmaceutickom priemysle, či ako flotačné činidlo. Vlastnosti bublín boli sledované na laboratórnej kolóne a snímané vysokorýchlostnou kamerou. Vyhodnotené vlastnosti boli porovnané s teoretickými vzťahmi a taktiež roztokmi glycerolu. Z výsledkov je vidieť výrazne odlišné vlastnosti bublín už pri nízkych koncentráciách terpineolu.
|
33
|
Bc.
Stanislav
Kočí
|
M1
|
doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D.
|
Příprava a charakterizace membrán s funkcionalizovanými nanočásticemi pro pervaporaci izomerů xylenu
|
detail
Příprava a charakterizace membrán s funkcionalizovanými nanočásticemi pro pervaporaci izomerů xylenu
Předmětem práce je příprava a charakterizace tenkých filmů (separačních membrán) z polymerních sítí připravených fotoiniciovanou radikálovou polymerací oligomeru polyethylenglykol diakrylátu (PEGDA) s proměnným množstvím funkcializovaných nanočástic, konkrétně polyhedrálního oligomerního silsesquioxanu s akrylátovými funkcemi (Acrylo POSS®). Přídavek Acrylo POSS® způsobuje změnu mechanických vlastností separačních membrán, je také očekáván vliv na pervaporační charakteristiky. Relevantní charakterizaci připravených membrán poskytuje zejména infračervená spektroskopie (FTIR), dynamická mechanická analýza (DMA), a měření pervaporačních charakteristik. Cílem je optimalizace stability membrán a jejich použití pro membránové separace průmyslově relevantních směsí konstitučních izomerů xylenu.
|
34
|
Bc.
Samuel
Kriška
|
M2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Stabilizácia pevných foriem kanabinoidov za pomoci polymérov
|
detail
Stabilizácia pevných foriem kanabinoidov za pomoci polymérov
Už naši predkovia poznali a využívali rastlinu konope siate (cannabis sativa), hlavne kvôli jej pevným vláknam. S postupom času začala byť táto rastlina používaná v ľudovom liečiteľstve, a to vďaka svojim psychoaktívnym a utlmujúcim účinkom spôsobeným kanabinoidmi. V súčasnosti je jedným z najčastejšie skloňovaných kanabinoidov kanabidiol (CBD). Hoci bol prvýkrát izolovaný už v roku 1940, jeho terapeutické účinky sú známe len od prelomu milénia. Klinické štúdie z posledných rokov jednoznačne dokazujú silné protizápalové účinky CBD, priaznivý vplyv pri liečbe úzkosti, pohybových porúch, zmierňovaní bolesti či liečbe psoriázy a atopickej dermatitídy. Na vývoj pevných liekových foriem je teda kladený veľký dôraz. Tu výskum naráža na problém biodostupnosti. Zlepšovanie biodostupnosti CBD je kvôli jeho lipofilite veľkou výzvou. Jednou z možností je príprava pevných disperzií CBD a polyméru s následnou extrúziou, čím sa zaoberá moja práca. Prídavok polyméru môže do istej miery ovplyvniť rozpustnosť CBD, aj jeho permeáciu cez membránu. Otázkou zostáva správanie sa tohoto materiálu v extrudéri. Veľmi dobrý odhad teploty extrúzie a viskoelastických vlastností disperzie môžeme získať s pomocou reometra, ktorý vo veľkej miere dokáže suplovať fyzikálne procesy odohrávajúce sa v extrudéri.
|
35
|
Bc.
Richard
Lego
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
The Characterisation of Capacitive Deionization in a Microfluidic System
|
detail
The Characterisation of Capacitive Deionization in a Microfluidic System
With increasing population growth and ever-more-threatening climate changes, freshwater accessibility is becoming one of the biggest concerns of modern society. Since the predominant portion of Earth's water is saline, harnessing freshwater from saltwater reservoirs is a direct and viable solution. Among the various water desalination technologies (e.g. reverse osmosis, electrodialysis), capacitive deionization (CDI) stands out as a great alternative for the desalination of low-salinity water. CDI is a groundbreaking electrokinetic water purification technology which holds immense potential to address these global freshwater scarcity challenges, due to its energy efficiency and versatility. The CDI process resides in applying an external voltage across two parallel electrodes, between which a concentrated solution is directed. As the solution flows alongside these electrodes, dissolved ions are carried by the direct electrical current to the charged electrodes, where they are temporarily stored. Thus, a deionized solution exits the system. The main goals of this project are to (i) employ nanostructured materials as electrodes in CDI systems, (ii) characterize the CDI process in such systems, and (iii) determine the influence of process conditions.
|
36
|
Bc.
Karin
Lovrantová
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Charakterizace iontově výměnných pryskyřic
|
detail
Charakterizace iontově výměnných pryskyřic
S narastajúcim dôrazom na udržateľnosť sa zvyšuje dopyt po inovatívnych a efektívnych technológiách v oblasti eliminácie stopových množstiev ťažkých kovov vo vodných zdrojoch. V tomto kontexte predstavuje elektrodeionizácia (EDI) perspektívny nástroj využívajúci na realizáciu iónovýmenné živice, ktoré selektívne absorbujú a vymieňajú špecifické ióny v rámci vodného roztoku. Náš výskum sa práve preto zaoberá základnou charakterizáciou týchto častíc ako aj ich štúdiom v elektrickom poli, kde dochádza k javu známemu ako koncentračná polarizácia. Na základe série experimentov sme neskôr schopní určiť transportné čísla v časticiach, ktoré nám priamo poskytujú informácie o ich schopnosti selektívne viazať a izolovať cieľové ióny. Tento výskum má potenciál ponúknuť podrobnejšie pochopenie selektívnych mechanizmov, ktoré bezprostredne ovplyvňujú zdokonalenie súčasných a novovznikajúcich technológií EDI.
|
37
|
Bc.
Kryštof
Majer
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Simulace požáru automobilu v uzavřeném prostoru
|
detail
Simulace požáru automobilu v uzavřeném prostoru
Pro prevenci vzniku požáru a správné nastavení protipožárních opatření je důležité umět dobře popsat různé scénáře možného šíření požáru, resp. vliv požáru na zasažený prostor. Za tímto účelem sestavujeme simulace využívající modely fyzikálních dějů jako je proudění, transport tepla a hmoty, a také chemických dějů, jako je hoření materiálů při požáru. Výsledkem těchto simulací může být podrobný profil teploty či spalin, ale také jiných veličin, ve zkoumaném prostoru. Tento přístup je mnohdy jedinou možností, jak získat potřebná data a podklady k efektivnímu použití prvků požární ochrany ve zkoumaném prostoru, neboť nahrazení modelu velkorozměrovou požární zkouškou není vždy proveditelné a velmi složitě opakovatelné.
V rámci této práce byla vytvořena CFD simulace požáru osobního bateriového automobilu nacházejícího se ve vnitřních prostorech budovy. Takový požár je problematický zejména v případech, kdy není možné automobil snadno z vnitřních prostor odstranit, nebo uhasit jako je tomu v případě bateriových vozidel. Tato simulace má sloužit jako jeden z podkladů pro vylepšení protipožárních opatření a jejím výstupem je detailní teplotní profil zkoumaného prostoru během požáru a také ověření postupu vytváření takovýchto simulací za využití softwarového balíčku ANSYS Fluent.
|
38
|
Bc.
Alina
Mamedova
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Nanotopografické povrchy připravené plazmovým leptáním
|
detail
Nanotopografické povrchy připravené plazmovým leptáním
Nanotopografické povrchy se běžně vyskytují v přírodě na tělech živočichů i rostlin a propůjčují jim nejrůznější vlastnosti, jako jsou antireflexní nebo samočistící efekty v závislosti na druhu nanostruktur. Tato práce je konkrétně inspirována hustě uspořádanými nanopilířky na povrchu křídel vážek, u kterých byly prokázány antibakteriální účinky. Mechanismus této antibakteriální aktivity je založen přednostně na geometrii a uspořádání struktur, nikoliv na jejich chemickém složení, a tudíž bakteriím neumožňuje vypěstování rezistence.
Cílem této práce byla příprava podobných nanostruktur metodou plazmového leptání, jejich charakterizace pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) a dalších analýz a následné testování s bakteriální suspenzí. K optimalizaci cílových nanostruktur byla využita parametrická studie a zobrazování pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Bakteriální testy vybraných povrchů prokázaly deformaci buněk gram-negativní bakterie (Escherichia coli) i gram-pozitivní bakterie (Staphylococcus epidermidis), což svědčí o antibakteriální aktivitě, která bude dále zkoumána testy vitality buněk.
|
39
|
Magdaléna
Menčíková
|
B3
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Development of high-drug-loading amorphous solid dispersions using in situ thermal cross-linking process
|
detail
Development of high-drug-loading amorphous solid dispersions using in situ thermal cross-linking process
One of the most promising strategies to enhance the bioavailability of poorly water-soluble active pharmaceutical ingredients (APIs) is to formulate it as an amorphous solid dispersion (ASD) using a polymeric carrier. ASD system consists of an amorphous API stabilized by a polymer through the establishment of intermolecular interactions. Recent studies on ASDs showed that high polymer concentration is often required to prevent the risk of API recrystallization during the storage, thus making this approach unsuitable for high-API-loading ASDs. Herein, thermal crosslinking approach for development of high-API-loading was explored. Specifically, high loading of Indomethacin (model API) in thermally cross-linked poly(acrylic acid) (PAA) and poly(vinylalcohol) (PVA) was investigated. First, the solubility of indomethacin in the polymeric matrix (i.e., PVA and PAA) and their mutual miscibility were determined by calorimetric measurements followed by the construction of the phase diagrams. Then, ASDs containing 90 wt.% indomethacin were prepared by in situ thermal crosslinking of PAA and PVA. The effect of various processing parameters like time and temperature of crosslinking on the solid-state properties and the physical stability of the prepared formulations was investigated.
|
40
|
Bc.
Oliver
Moravec
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Mikročásticové systémy citlivé na ultrazvuk a rázvou vlnu
|
detail
Mikročásticové systémy citlivé na ultrazvuk a rázvou vlnu
Cílené podávání léčiv do specifických tkání je kriticky důležité pro snížení systémové toxicity a optimalizaci terapeutické účinnosti, zejména v případě cytotoxických léčiv. V současné době existuje mnoho metod pro cílení systémově podávaných léčiv a ultrazvukem řízené cílení je rychle se rozvíjející strategií pro externě stimulované podávání léčiv. Tato práce se zabývá studiem úniku obsahu mikročástice po vystavení ultrazvuku, či rázovým vlnám. Cílem je stanovit citlivost rozpadu částic v závislosti na velikosti částice, polymeru částice (PLA, PCL, PLGA) a podílu lipidu v hybridních mikročásticích. Částice byly naplněny lipofilním barvivem Nile red. Únik barviva z částice byl detekován časově rozlišeným měřením fluorescence. Pomocí časově rozlišeného měření fluorescence na rozdíl od tradičního testování intenzity fluorescence dokážeme nejen detekovat uvolnění barviva z mikročástice, ale dokážeme i kvantifikovat množství uvolněné barvy a určit způsob uvolňování obsahu částic. Tyto poznatky by bylo možné využít v klinické praxi například při léčbě tuberkulózy, či radioembolizaci.
|
41
|
Bc.
Jan
Moravčík
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Vícevrstvé potahování částic
|
detail
Vícevrstvé potahování částic
Motivací této práce je přispět k dosažení vyšší efektivity při administraci léčiv kombinací více účinných látek v jedné dávce. K dosažení tohoto cíle budou využity potahované částice vyrobené ve fluidním loži s jejichž pomocí vytvoříme modelové strukturované léčivo s řízeným uvolňováním. Práce se zabývá potahováním pelet mikrokrystalické celulózy běžně užívanou kombinací léčiv ezetimib a atorvastatin. Cílem práce je ověřit možnosti potahování pelet danými léčivy a následně potáhnout pelety více vrstvami. Modelový příklad je stavěn na běžném průchodu trávicím traktem, kdy v žaludku je velmi kyselé pH a dál ve střevech je pH více zásadité. Z toho důvodu je jako poslední vnější vrstva nanesen ezetimib, protože se uvolňuje v kyselém prostředí. Prostřední vrstvu bude tvořit eudragit, farmaceuticky neaktivní látka, která se začíná rozpouštět až v oblasti dvanáctníku a ochrání tak vnitřní vrstvy před předčasným rozpuštěním. Vnitřní vrstvu tvoří atorvastatin, který se uvolňuje v zásaditém prostředí. Tato kombinace umožní dřívější rozpuštění vnější látky, která se tak může dřív metabolizovat a zároveň dopraví druhou léčivou látku dál tělem do místa její metabolizace. Efektivita dané kombinace bude prověřena disolučnímy testy a analýzou pomocí HPLC.
|
42
|
Bc.
Oliver
Nagy
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Vývoj kompozitního porézního nosiče s nastavitelnou kinetikou vylučování
|
detail
Vývoj kompozitního porézního nosiče s nastavitelnou kinetikou vylučování
Tato práce se zaměřuje na vývoj kompozitního porézního nosiče pro lokální aplikaci antibiotik s kontrolovanou kinetikou uvolňování. Cílem je zlepšit účinnost léčby a minimalizovat nežádoucí vedlejší účinky spojené se systémovým podáváním antibiotik.
Experimentální část zahrnuje přípravu porézního fosforečnanu, kde bylo klíčovým krokem vypálení porogenu Avicel PH-101. Dále byla vytvořena lipidická vrstva s antibiotikem, a zkoumány různé modifikace této vrstvy, včetně porozity, složení lipidů a přítomnosti cholesterolu a PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid).
Výsledky práce naznačují, že různé parametry nosiče ovlivňují kinetiku uvolňování antibiotika z nosiče. Porozita a přítomnost cholesterolu zpomalují uvolňování, zatímco přidání PLGA nemá významný vliv v krátkodobém hledisku. Produktem je nosič s kontrolovanou kinetikou uvolňování antibiotika, kterou lze upravit změnou různých parametrů nosiče.
Budoucí směry výzkumu zahrnují detailní zkoumání mechanismů uvolňování antibiotika a experimenty s porézními minitabletkami jakožto alternativní porézní kostra nosiče. Tato studie otevírá nové perspektivy pro využití kompozitních porézních nosičů v oblasti lokální aplikace léčiv.
|
43
|
Bc.
Kateřina
Neubergerová
|
M2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Studium systému API–surfaktant pomocí molekulové dynamiky
|
detail
Studium systému API–surfaktant pomocí molekulové dynamiky
Přibližně 40 % léčiv, které jsou v současné době na trhu je omezeně rozpustných ve vodě. Vzhledem k tomu, že většina z nich je podávána orální cestou, je rozpustnost v žaludečních a střevních šťávách klíčová pro jejich biologickou aktivitu. Možným řešením tohoto problému je přidání aditiv zvyšujících rozpustnost, například surfaktantů. Ty se používají ve formulacích pro zlepšení smáčivosti, dispergovatelnosti a na solubilizaci lipofilních léčiv.
Použití surfaktantů u léčiv z BCS třídy II komplikuje pokles schopnosti léčiva permeovat přes membránu střevních buněk. Léčivo se váže v micelách tvořených surfaktantem, což snižuje počet volných molekul léčiva schopných přejít přes membránu.
V rámci tohoto projektu byl studován vliv surfaktantu polysorbátu 20 na rozpustnost léčiva valsartan. Pomocí molekulové dynamiky byla popsána struktura micel tvořených surfaktantem – jejich vnitřní uspořádání, počet molekul a velikost. Dále byl pozorován mechanismus zabudování molekuly valsartanu do micely a také změny v její struktuře. Byla navržena metoda pro odhad počtu molekul účinné látky v jedné micele. Výsledky simulací byly porovnány s experimentálními daty a vykazují schodu.
|
44
|
Bc.
Michal
Neuwirth
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Modelování šíření požáru v pevných látkách
|
detail
Modelování šíření požáru v pevných látkách
Modelování šíření požáru v pevných látkách je fascinujícím, avšak komplexním procesem, který zahrnuje popis nemalého množství fyzikálních a chemických jevů podílejících se na požáru (transport hmoty a tepla, proudění, tepelný rozklad, chemická reakce – spalování). Samotný popis tepelného rozkladu vztahujícího se ke konkrétnímu materiálu vyžaduje zadání značného počtu materiálových, tepelných a kinetických parametrů, které často nejsou dostupné. Specializované matematické modely zahrnující popis všech uváděných jevů jsou proto v praxi často zjednodušovány tím, že se složitý proces tepelného rozkladu pevného materiálu nahradí experimentálně naměřenými hodnotami uvolněného tepla v průběhu času. Avšak to přináší nové výzvy, protože naměřená data se mohou výrazně lišit při opakovaném provádění experimentu a jsou silně závislá na zvolených experimentálních podmínkách.
Předložená práce se zabývá modelováním průběhu hoření běžné kancelářské soustavy (stůl a skříňka) s využitím známých hodnot uvolněného tepla. Výsledky jsou porovnány s experimentálními hodnotami z požární zkoušky. Do budoucna se plánuje vypracovat složitější model využívající popis tepelného rozkladu na základě materiálových parametrů a porovnat výsledky z obou modelových přístupů.
|
45
|
Bc.
Viet Tomáš
Nguyen
|
M2
|
Ing. Edyta Paula Adrián, Ph.D.
|
Surface patterning methodology for cell culture
|
detail
Surface patterning methodology for cell culture
Cell culture—the process of growing cells in physiological conditions outside their natural surroundings, has been a valuable technique for studying the biology of cells from multicellular organisms by providing an in vitro model of the tissue in a defined environment that can be readily modified and analysed. Currently, research in tissue engineering, stem cells, and cell biology in general relies mostly on culture of cells grown on flat plastic surfaces.
Surface patterning has become increasingly useful in biomedical research and applications. It offers a way to study cell behaviour within an environment that more closely mirrors the complex cellular microenvironment, rather than relying on cell culture on a flat surface. This has opened new avenues for exploring cell behaviour in a more accessible and accurate manner.
The aim of this work is to fabricate periodical patterned surfaces, by several methods of preparation, and study the effects of obtained surface patterning on cell proliferation, adhesion, morphology, and viability.
|
46
|
Bc.
Tomáš
Němec
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Elektrochemické reaktory s 3D elektrodami
|
detail
Elektrochemické reaktory s 3D elektrodami
Elektrochemie a elektrochemické reaktory nachází v průmyslu široké uplatnění. Pod elektrochemickým reaktorem si můžeme představit jak zařízení, ve kterém elektrochemickou reakcí vzniká žádaná látka, tak i například baterii. Jedním z faktorů, které významně limitují rychlost a účinnost elektrochemické reakce je difuze reaktantů na povrch elektrody a následná difuze produktů z povrchu elektrody do jádra roztoku. Cílem je tedy maximalizovat mezifázový povrch elektroda/roztok a zajistit krátké transportní vzdálenosti mezi elektrodou a jádrem roztoku. Postup 3D strukturování elektrod jsme již dříve úspěšně aplikovali na případ vanadové průtočné baterie využitím uhlíkových nanotrubek a porézních uhlíkových plstí. Podobný postup nyní využíváme při syntéze hypervalentních sloučenin jodu, které se používají v organických syntézách jako oxidační činidla. Tyto sloučeniny se klasicky připravují za použití toxických látek a elektrochemie zde potenciálně nabízí bezpečnější způsob výroby. V rámci projektu jsme se zaměřili na syntézu λ3 a λ5 – iodanů z kyseliny jodobenzoové.
|
47
|
Adam
Opravil
|
B2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Výzkum a vývoj pevných formulací z glukanových částic
|
detail
Výzkum a vývoj pevných formulací z glukanových částic
V současné době spadá sedmdesát až devadesát procent účinných látek do kategorie špatně rozpustných ve vodném prostředí. Tento faktor negativně ovlivňuje absorpci léčiv po perorálním podání a zároveň biologickou dostupnost. Jednou z možností, jak řešit tento problém je užití glukanových částic. Ty se získávají odstraněním vnitřních organel z kvasinky pekařské (Saccharomyces cerevisiae). Předností tohoto procesu je jeho jednoduchost, rychlost a nízkonákladovost. Glukanové částice slouží jako nosič aktivní látky, čímž zvyšují její rozpustnost, kterou též podporuje fakt, že výsledná směs má amorfní povahu. Má práce se zabývá přípravou těchto částic a zejména pak jejich formulováním do tablet. Tablety zaručují dobrou stabilitu účinné látky a přesné dávkování. Dále umožňují snadnou optimalizaci kinetiky uvolňování volbou procesních parametrů a složením formulací. Za pomoci nejrůznějších analytických metod sleduji vliv glukanových částic na mechanické, dezintegrační a disoluční vlastnosti tablet.
|
48
|
Adam
Pipíška
|
B3
|
doc. Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Termografické pozorovanie fázového rozhrania kvapalina-plyn
|
detail
Termografické pozorovanie fázového rozhrania kvapalina-plyn
Termografia sa ukazuje ako potenciálny základný prvok vo vývoji metodiky pre stanovenie efektívnej medzifázovej plochy pri destilácií. Podarilo sa dokázať, že teplota zmeraná termokamerou zameranou na hladinu miešanej kvapaliny v systéme s plynom o inej teplote, zodpovedá teplote fázového rozhrania tak, ako ju chápu a používajú chemickí inžinieri. Ďalším krokom vývoja tejto metódy je pozorovanie teploty fázového rozhrania v systéme tvorenom laminárne tečúcou kvapalinou a turbulentne prúdiacim plynom, kde dochádza k súčasnému prenosu tepla a hmoty. Prvá časť práce sa sústreďuje na technické riešenie experimentálnej aparatúry. Pre prevedenie experimentu je kľúčové zabezpečiť laminárny tok kvapaliny, čo vyžaduje návrh distribútorov kvapaliny a systém riadenia výšky hladiny. Turbulentné prúdenie plynu je riešené umiestnením statických mixérov pozdĺž aparatúry. Použitie okien z materiálu priepustného pre infračervené spektrum nám umožní pozorovanie pomocou termokamery. V druhej časti práce sa venujeme meraniu koeficientu prestupu hmoty v plynnej fáze metódou absorpcie amoniaku do zriedenej kyseliny sírovej. Na základe meraní potom optimalizujeme konštrukciu a nastavenie aparatúry tak, aby sme dosiahli čo najnižší odpor proti prenosu tepla a hmoty v plynnej fáze.
|
49
|
Monika
Poláčková
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Vplyv koncentrácie aditív na stabilitu polymérnej suspenzie vo vodnom prostredí
|
detail
Vplyv koncentrácie aditív na stabilitu polymérnej suspenzie vo vodnom prostredí
Polymérne peny sú široko využívané spoločnosťou vďaka dobrým izolačným schopnostiam, nízkej hmotnosti či šetrnosti k životnému prostrediu. Ich výroba je vsádzkový proces napeňovania v autokláve, kedy je vodná suspenzia polymérnych častíc vystavená nadúvadlu pri zvýšenom tlaku a teplote pohybujúcej sa okolo teploty topenia polyméru. Pri tejto teplote dochádza k agregácii natavených polymérnych častíc do veľkých zhlukov, a preto je potreba pridávať do systému aditíva, ktoré tomuto deju zabraňujú. Z času na čas výrobný proces zlyháva a dochádza k ich nežiadúcemu zlepovaniu. Táto práca si kladie za úlohu zistiť a vyriešiť, prečo k tomuto deju dochádza. Jeden z možných dôvodov je stabilita suspenzie aditív, ktorá bola skúmaná porovnávaním veľkostnej distribúcie agregujúcich častíc v suspenziách s rôznymi koncentráciami aditív. Pri sýtení nadúvadlom dochádza k jeho rozpustnosti vo vodnej suspenzii, čoho následkom je zmena pH prostredia. To môže značiť ďalší ovplyvňujúci faktor, ktorý bol v tejto práci taktiež skúmaný.
|
50
|
Bc.
Maximilián
Prachár
|
M2
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Numerical analysis of industrial bioreactors for accelerated tech transfer
|
detail
Numerical analysis of industrial bioreactors for accelerated tech transfer
Biological medical products are gaining share in the pharmaceutical industry with 50% of newly approved drugs in 2022 being biologics. The development of new cell lines is performed at lab scale with later expansion of production to the pilot scale and then to the final manufacturing scale. To avoid cost- and time-demanding experiments to estimate the required operating parameters for different scales, the application for accelerated tech transfer and scale-up for industrial Single-use bioreactors (200-2000L) used at Takeda Pharmaceutical Company production and R&D sites is being developed. The operation of the bioreactors is modeled using Computational Fluid Dynamics to obtain data for critical process parameters inside the bioreactors with focus on oxygen transfer rate. The established CFD model is used for parametric study, employing the Design of Experiment approach to reduce the computation time. A mathematical model for the relationship between critical process parameters and input parameters, i.e., working volume, agitation rate and aeration, will be created. Finally, the mathematical model will be implemented in the graphical user interface to offer the production and R&D sites easy-to-use application to accelerate the development of new biological medical products.
|
51
|
Bc.
Mária
Prachárová
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Vplyv viskozity na zádrž plynu v miešaných nádobách
|
detail
Vplyv viskozity na zádrž plynu v miešaných nádobách
V mnohých chemických i biochemických procesoch sú mechanicky miešané nádoby často využívané k zdieľaniu hmoty. Ich návrh a optimalizácia sú založené na poznatkoch o transportných charakteristikách, ako je zádrž plynu, príkon miešadla a objemový koeficient prestupu hmoty. Tieto charakteristiky podliehajú rôznym systémovým podmienkam, ku ktorým patrí geometria nádoby či fyzikálne a chemické vlastnosti látky, ako je teplota, hustota alebo viskozita. Zádrž plynnej fázy, ktorá vyjadruje objemový zlomok plynu v nádobe, je dôležitá najmä pri procesoch vyžadujúcich styk plynnej a kvapalnej fázy. Táto vlastnosť významne ovplyvňuje transport hmoty v aerovanej miešanej nádobe a jej vyššia hodnota podporuje efektívnejší prenos hmoty z jednej fázy do druhej. Pretože v priemysle je pri mnohých procesoch často využívaná vsádzka, ktorá má viskozitu vyššiu ako voda, je skúmanie zádrže plynu na tomto parametri dôležité. Cieľom práce je zistiť vplyv závislosti zádrže plynu na viskozite vsádzky pri rôznych experimentálnych podmienkach; zmenou objemového prietoku plynu či rýchlosti otáčok miešadla. Tento trend je taktiež pozorovaný pomocou obrazovej analýzy správania sa bublín v miešanej nádobe.
|
52
|
Eliška
Prostějovská
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Kinetika přeměny aktivních center v katalyzátoru Cu/SSZ-13 pro selektivní redukci NOx
|
detail
Kinetika přeměny aktivních center v katalyzátoru Cu/SSZ-13 pro selektivní redukci NOx
Emise výfukových plynů značně přispívají k znečistění ovzduší. U vozidel s dieselovými motory jsou největší problematikou emise oxidů dusíku (NOx), které se odstraňují pomocí selektivní katalytické redukce (SCR), kde jako redukční činidlo slouží NH3. Při ní se využívají porézní zeolitové katalyzátory s iontově vyměněnou mědí, nejčastěji Cu/SSZ‑13. V provozu je SCR katalyzátor vystaven vysokým teplotám, což vede k jeho stárnutí. Vlivem zvýšených teplot přechází atomy mědi z formy ZCuOH do stabilnější Z2Cu, kde Z označuje vazné místo na atomu hliníku v zeolitu. Aktivní centra mohou také být blokována sloučeninami síry, které působí jako katalytický jed. Stárnutí ovlivňuje funkce katalyzátoru a může mít za důsledek snížení jeho efektivity. V rámci této práce byl vytvořen matematický model popisující kinetiku transformace aktivních center během teplotního stárnutí katalyzátoru. Zároveň byl studován vliv jednotlivých center na aktivitu katalyzátoru při oxidačních reakcích v SCR konvertoru. Studována byla oxidace NO, NH3, CO a SO2. Kinetické parametry byly vyhodnoceny na základě experimentálních dat z laboratorního reaktoru získaných pro čerstvé a zestárlé vzorky. Vyvinutý model umožňuje předpovídat vývoj aktivity katalyzátoru a dosahovaných konverzí škodlivin při dlouhodobém provozu.
|
53
|
Bc.
Martin
Roudný
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Příprava liposomálních formulací špatně rozpustných a špatně permeujících léčiv
|
detail
Příprava liposomálních formulací špatně rozpustných a špatně permeujících léčiv
Biologická dostupnost farmaceutických léčiv je ovlivněna jejich rychlostí permeace, tj. schopností látky procházet skrz biologické membrány a jejich rozpustností. Vlastnosti pomalu permeujících účinných látek lze vylepšit jejich kombinací s liposomy, kulovitými vezikulami, které jsou tvořeny fosfolipidovou dvouvrstvou, do které lze léčiva, jak hydrofilního, tak hydrofobního charakteru zapouzdřit. Fosfolipidová dvouvrstva nejenže zlepšuje permeabilitu uzavřených léčiv, ale i zabraňuje jejich předčasnému vylučování, tak snižuje jejich toxicitu, zlepšuje stabilitu a její modifikací lze dosáhnout i cíleného doručování léčiva. Rychlost rozpouštění účinných látek lze zvýšit jejich formulací do nanokrystalů, kdy je zvýšením poměru povrch-objem a snížením ekvivalentního poloměru částice dosaženo zvýšení rychlosti rozpustnosti. I nanokrystaly lze zkombinovat s liposomy, které pomocí své fosfolipidové dvouvrstvy poskytují zapouzdřeným nanokrystalům tzv. „gate-keeping“ efekt.
Cílem této práce je zvýšení biodostupnosti účinných látek, a to pro látky jak špatně rozpustné, tak pro látky s pomalou permeací. Byly proto z každé kategorie vybrány modelové látky, pro které byly zkoumány vhodné metody formulace do liposomů s následným vyhodnocením enkapsulační účinnosti.
|
54
|
Bc.
Adam
Sedlačík
|
M1
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Static mixers and electrolyte additives for dendrite free zinc deposition at elevated current densities
|
detail
Static mixers and electrolyte additives for dendrite free zinc deposition at elevated current densities
V snahe obmedziť výrazné znečisťovanie životného prostredia a rapídne zmeny klímy sa čoraz viac snažíme využívať obnoviteľné zdroje energie. Avšak tieto zdroje nie vždy zabezpečia kontinuálny prísun energie, a preto svet potrebuje zariadenia na ukladanie a zároveň distribúciu energie z týchto zdrojov keď je jej prebytok, respektíve nedostatok. Sľubnou technológiou by mohli byť hybridné prietokové batérie zinok-vzduch (ZVHPB), ktoré by mohli vďaka nízkym nákladom, vysokej energetickej hustote a minimálnemu zaťaženiu životného prostredia predstavovať lacné, efektívne a predovšetkým ekologické riešenie. Ukladanie energie v týchto batériách je uskutočnené elektrolytickým vylučovaním zinku zo zinočnatých iónov rozpustených v alkalickom roztoku KOH. Napriek niekoľkým snahám stále nedošlo k efektívnemu obmedzeniu rastu dendritickej štruktúry pri vyšších prúdových hustotách počas nabíjania ZVHPB, čo značne znižuje životnosť batérií. V tejto práci sa zaoberám potláčaním rastu dendritov a zhomogenizovaním nadeponovanej štruktúry pomocou aditív pridaných do roztoku elektrolytu alebo aplikácie vonkajšieho magnetického poľa. Depozícia zinku z prúdiaceho elektrolytu prebiehala pri zvýšenej teplote 40 °C v galvanostatickom režime a nadeponované vrstvy boli následne charakterizované pod SEM.
|
55
|
Bc.
Adam
Siuda
|
M2
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Kalibrace analyzátoru SO2 a měření kGa na systému SO2-NaOH
|
detail
Kalibrace analyzátoru SO2 a měření kGa na systému SO2-NaOH
První využití absorpčních kolon se datuje již na počátek 19. století, kdy byly kolony využívány k odstranění škodlivých plynů při těžbě uhlí. Dnes jsou patrové a výplňové kolony klíčovými komponenty také pro výrobu průmyslově důležitých kyselin, jako je například kyselina sírová a dusičná.
Pro úspěšný návrh těchto zařízení pomocí Rate-based přístupu je nezbytné hluboce porozumět hydraulickým a transportním charakteristikám, včetně objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi, neboli kGa. Závislost kGa na difuzivitě byla formulována před desítkami let a je neustále základem mnoha vztahů dodnes používaných k jeho výpočtu. K vytvoření komplexnějšího pohledu na tuto závislost je nezbytné provádět měření kGa pomocí různých systémů.
Cílem této práce byla kalibrace nového analyzátoru na SO2 a následné ověření metodiky měření kGa na výplni Mellapak Plus 452.Y, která byla již v minulosti v laboratoři proměřena.
Tato práce byla motivována potřebou doplnit databázi měření kGa na výplni Mellapak Plus 252.Y o systém oxid siřičitý/hydroxid sodný, což bude další krok. Následné porovnání s hodnotami získanými na této výplni pomocí systému čpavek/kyselina sírová poskytne hlubší vhled do závislosti kGa na difuzivitě a otevře nové perspektivy v oblasti přenosu transportních charakteristik.
|
56
|
Bc.
Kateřina
Slaninová
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Design průtočného modelu pro studium a porovnání interakcí nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami
|
detail
Design průtočného modelu pro studium a porovnání interakcí nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami
Nanočástice lze použít jako nosiče pro léčiva, u nichž je nutno snížit vedlejší účinky – např. pro cytostatika. Po podání jsou však nanočástice z organismu vychytávány imunitním systémem – makrofágy – procesem zvaným fagocytóza a dále se nanočástice ukládají v organismu i mimo cílovou tkáň. To vše vede ke snížení účinnosti léčiva a potřebě zvýšit dávku. V experimentech budou použity modifikované křemičité nanočástice se zvýšenou selektivitou pro navazování na hypoxické nádorové buňky – protilátkou IgG M75 – a se zvýšenou odolností proti vychytávání makrofágy – polymerem poly(N-hydroxypropyl methakrylamidem). Tyto modifikace ovlivňují farmakokinetiku nanočástic v organismu a tím ovlivňují velikost účinné dávky. Předmětem práce je vytvořit průtočný model, ve kterém bude možno sledovat interakci modifikovaných nanočástic s nádorovými buňkami a makrofágy. Z interakce nanočástic s buňkami bude možno zjistit kinetiku specifického navazování nanočástic na nádorové buňky a kinetiku fagocytózy. Ze zjištěné kinetiky bude poté možno lépe určovat velikosti dávek.
|
57
|
Bc.
Karolína
Slonková
|
M1
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Depotní formulace pro lokální řízené vylučování antibiotik pomocí magnetického pole
|
detail
Depotní formulace pro lokální řízené vylučování antibiotik pomocí magnetického pole
Z depotních formulací pro lokální vylučování léčiv (gelů, pásek, vláken) jsou léčiva zpravidla vylučována nekontrolovaně, což vede k nestálé koncentraci antibiotika v místě aplikace a může zapříčinit vznik bakteriální rezistence. Formulací, která by mohla tento problém řešit, jsou kompozitní částice, které díky své struktuře umožňují kombinaci několika složek a vhodné zapouzdření léčivé látky. Kompozitní mikročástice, které jsou předmětem této práce, byly připraveny metodou enkapsulace tak, aby byly schopné řízeného dávkování antibiotika na vnější podnět. Mikročástice byly vytvořeny z jádra obsahujícího vosk (Tt = 42 °C) s mikrokrystalickým antibiotikem norfloxacin a kovalentně síťovatelné hydrogelové slupky z methakrylovaného alginátu vápenatého, ve které byly umístěny magnetické nanočástice oxidu železa. Při vystavení vnějšímu střídavému poli jsou nanočástice oxidu železa schopny indukčního ohřevu, což vede k roztavení vosku a umožní vyloučení norfloxacinu. S ohledem na schopnost indukčního ohřevu nanočástic je možné vylučovat antibiotikum pouze v žádoucích případech a zabránit tak jeho samovolnému unikání do okolí. Byla zkoumána kapacita jedné částice, možnost indukčního ohřevu v definované vzdálenosti od cívky a odolnost mikročástic proti podmínkám fyziologického prostředí.
|
58
|
Jan
Sochor
|
B3
|
Ing. Vojtěch Klimša
|
Stabilization of suspension produced by anti-solvent precipitation in spray dried matrix
|
detail
Stabilization of suspension produced by anti-solvent precipitation in spray dried matrix
Transforming raw pharmaceutical materials into a desired product is a demanding and expensive process including many unit operations such as milling, granulation, coating and tablet pressing. Spray drying is a method of transforming liquid feed into a fine powder, which serves as a base for said procedures.
Lowering the size of drug particles greatly improves their overall solubility, since the surface to volume ratio also increases. To produce nano-sized drug particles using spray drying, we can use anti-solvent precipitation creating suspension, which serves as a stock feed. The issue of suspension instability is solved by immediately feeding the suspension into the spray drier, interrupting further crystal growth. By adding hydrophilic excipient into the anti-solvent (aqueous) phase, the produced powder forms an amorphous excipient matrix containing crystalline drug with improved water solubility and powder flow properties.
The aim of my work is finding a method incorporating spray drying and anti-solvent precipitation of producing powder that would be ready for direct tablet pressing directly after the spray drying, condensing many production steps into one continuous process, while improving bioavailability of the drug itself.
|
59
|
Bc.
Martin
Spurný
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Kapacitný booster pre redoxné prietokové batérie
|
detail
Kapacitný booster pre redoxné prietokové batérie
Využitie obnoviteľných zdrojov v energetike predstavuje výzvu v podobe nekonštantnej produkcie elektrickej energie. Jedným z potenciálnych riešení je akumulácia energie do redoxných prietokových batérii (RFB- redox flow battery), ktoré by uchovávali energiu a zabezpečovali jej nepretržitú dostupnosť v rozvodnej sieti. Kapacita RFB je daná množstvom aktívnych látok v kladnom a zápornom elektrolyte a je teda limitovaná ich rozpustnosťou a objemom elektrolytu. Perspektívnym spôsobom, ako obísť koncentračný limit, je použitie tzv. kapacitného boostru, tj. redoxnej aktívnej látky imobilizovanej v pevnej fáze, ktorá je v kontakte s elektrolytom. Elektrolyt tak plní funkciu redoxného mediátora medzi imobilizovanou látkou a elektródou a zároveň sám uchováva kapacitu. Cieľom tejto práce bolo skúmať možnosti imobilizácie aktívnej látky (antrachinónová disulfónovaná soľ so sodným protiiónom) do podoby mechanicky stabilných granúl. Bol skúmaný vplyv hmotnostného podielu spojiva a pomocných činidiel na využitie aktívnej látky v granulách. Experimentálnou platformou bol laboratórny prietokový článok s vodnými elektrolytmi, pričom merania pozostávali z cyklického nabíjania a vybíjania, kedy bola porovnávaná kapacita článku s pridaným boostrom oproti kapacite článku bez pridaného boostru.
|
60
|
Bc.
Ján
Synak
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv sazí na konverzi uhlovodíků a CO v katalytickém filtru
|
detail
Vliv sazí na konverzi uhlovodíků a CO v katalytickém filtru
Emisie spôsobené nedokonalým spaľovaním paliva, akými sú oxid uhoľnatý (CO), nespálené uhľovodíky, oxidy dusíka (NOx) a pevné častice, sú vypúšťané do atmosféry prostredníctvom výfukových systémov automobilov. Tieto splodiny majú významný vplyv na životné prostredie, pretože prispievajú k znečisteniu ovzdušia. Na zmiernenie vplyvu na životné prostredie sa používajú katalytické filtre pevných častíc. Tieto filtre plnia kľúčovú funkciu transformácie škodlivých emisií na netoxické látky – CO2, H2O a N2. Zároveň slúžia na zachytávanie pevných častíc. Účinnosť týchto filtrov sa hodnotí na základe troch kľúčových parametrov: katalytickej aktivity, tlakovej straty a filtračnej účinnosti. Počas prevádzky sa filter pevných častíc zanáša sadzami, čo síce zvyšuje účinnosť filtrácie, ale negatívne vplýva na katalytickú aktivitu. Hromadenie sadzí blokuje aktívne centrá, čo bráni premene škodlivých emisií. Nájdenie rozumného optima medzi týmito parametrami, najmä v prípade zaneseného filtra, je kľúčové. Táto štúdia sa zameriava na porovnanie katalytickej aktivity oktánu a oxidu uhoľnatého pri rôznom stupni zanesenia filtra.
|
61
|
Bc.
Hanna
Sytsko
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Studium vlivu koncentrace na permeaci směsí léčiv skrz liposomální membrány
|
detail
Studium vlivu koncentrace na permeaci směsí léčiv skrz liposomální membrány
Při návrhu a vývoji léčiv je nezbytné vědět, jak léčiva působí na cílový orgán, a zjistit optimální dávkování. Jak zjistit lékařům nebo farmaceutickým firmám, jak rychle se léčiva uvolňují z kapsule nebo částice, a jak budou procházet do buněk? Cílem této práce je studium vlivu koncentrace léčiv na rychlost permeace skrz liposomální membránu. Permeabilita je jedním z klíčových parametrů léčiv, která ovlivňuje jejich vstřebávání i následnou distribuci v organismu. Léčiva musí být schopna překonat bariéry v gastrointestinálním traktu (stěny žaludku a střev) a následně dosáhnout cílových míst v buňkách. Nízká permeabilita léčiva omezuje jeho absorpci, a tím i účinnost celého léčivého přípravku. V této práci byly použity liposomy jako experimentální model biologických bariér. Do liposomů byly uzavřeny binární nebo ternární kombinace léčiv a fluorescenčních barviv. Z experimentálních dat byly určeny permeabilitní koeficienty, popisující rychlost průchodu sledovaných molekul membránou, a distribuční koeficienty, popisující rozdělovací rovnováhu lipidy – vodný roztok. Metoda poskytuje kvantitativní data o vlivu koncentrace jedné látky na permeaci jiné látky skrz liposomální membránu.
|
62
|
Bc.
Matouš
Tůma
|
M1
|
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
|
Vývoj zařízení pro elektroforézu ve volném toku
|
detail
Vývoj zařízení pro elektroforézu ve volném toku
Syntéza a separace speciálních chemikálií v kontinuálním režimu je v dnešní době významným požadavkem farmaceutického a chemického průmyslu. Předložená práce je zaměřena na vývoj zařízení pro kontinuální elektroforetickou separaci chemických látek ve volném toku, kdy je kolmo na směr proudu nosného elektrolytu vloženo stejnosměrné elektrické pole. Oproti bakalářskému projektu, na který předložená práce navazuje, došlo k významným změnám v konstrukci zařízení a byl použit jiný druh membrán k oddělení separační komory
od elektrodových rezervoárů, což napomohlo k lepším výsledkům separačního procesu. Testování funkčnosti vyrobeného zařízení bylo uskutečněno pomocí ve vodě rozpustných barviv nesoucích elektrický náboj. Pomocí experimentálních parametrických studií byly nalezeny režimy, které umožňují vychylování koncentračních trajektorií barviv ze směru toku elektrolytu. Uvedený výsledek je podmínkou nutnou pro kontinuální separaci látek
s elektrickým nábojem ve zkonstruovaném zařízení. Z experimentálních dat bylo též možné odhadnout hodnotu efektivní elektroforetické mobility barviva v prostředí nosného elektrolytu. Dosažené výsledky mohou napomoci při vývoji kontinuálně pracujících elektroforetických separátorů pro oddělování enantiomerů a dalších speciálních chemikálií.
|
63
|
Bc.
Samuel
Uhliarik
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Optimalizácia výrobného procesu minitabliet s vysokým obsahom účinnej látky
|
detail
Optimalizácia výrobného procesu minitabliet s vysokým obsahom účinnej látky
Ročne tvoria úmrtia na kardiovaskulárne choroby až 32 % z celkovej mortality. Toto percento by však mohlo byť nižšie, keby boli pacienti včas diagnostikovaní a správne liečení. Pri úspešnej liečbe kardiovaskulárnych chorôb je už dnes bežnou praxou ordinovať pacientom kombinovanú liečbu pomocou 2-4 účinných látok. Pri použití viacerých účinných látok v drvivej väčšine prípadov dochádza aj k zvýšeniu množstva tabliet, ktoré pacient musí denne požiť, čo zvyšuje riziko vynechania dávky a tak k zníženiu liečivého účinku. Pomocou formulácie viac-jednotkového liekového systému na báze minitabliet sme schopný toto množstvo liekových foriem zredukovať na 1 želatínovú kapsličku veľkosti 0, do ktorej sme naviac schopný vložiť presný obsah účinnej látky na mieru pacienta. V tejto práci boli 2 účinné látky (API) používané v kombinovanej terapii formulované do minitabliet, pričom pre obe API bol použitý rovnaký postup prípravy s cieľom optimalizovať a generalizovať tento postup pre výrobu vo farmaceutickom priemysle.
|
64
|
Adam Josef
Vaculík
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Kvalifikační studie jednoúčelového dávkovacího stroje na pevné lékové formy
|
detail
Kvalifikační studie jednoúčelového dávkovacího stroje na pevné lékové formy
Jednou ze zásadních součástí úspěšné léčby je ochota a schopnost pacienta dodržovat předepsanou léčebnou kúru. S větším množstvím léků vzrůstá i pravděpodobnost vynechání jedné či více dávek, což je spojeno s velkými náklady pro systém zdravotní péče (odhadem 125 miliard EUR ročně v EU). Je tedy zapotřebí zjednodušit a zefektivnit tyto léčebné režimy. Toho lze dosáhnout nahrazením několika běžných lékových forem kapslí plněnou minitabletami. Minitablety se z hlediska uvolňování účinných látek chovají podobně, jako běžné tablety, ale obsahují výrazně menší množství excipientů a jsou tedy znatelně menší. Díky velikosti minitablet je možné tvořit jejich personalizované kombinace a plnit jimi želatinové kapsle, výsledný léčivý přípravek, poté obsahuje přesně stanovenou kombinaci účinných látek, kterou pacient potřebuje. Tato práce se zabývá provedením kvalifikační studie pro prototyp stroje, který na základě informací o pacientovi automaticky kombinuje minitablety do želatinových kapslí. Dále si tato práce klade za cíl stanovit rozmezí provozních parametrů, ve kterém je zajištěna požadovaná přesnost a rychlost stroje.
|
65
|
Vanesa
Virsiková
|
B2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Understanding diffusion of gaseous penetrants in polyolefin melts
|
detail
Understanding diffusion of gaseous penetrants in polyolefin melts
To optimise material performance and achieve more efficient production and recycling methods, understanding transport phenomena of substances through materials is essential, since it predicts their behaviour in various conditions and scenarios. This work focuses on understanding the diffusion of gaseous penetrants in semi-crystalline polyolefin melts such as HDPE (High-density Polyethylene) and LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene). These polymers are important in various industries due to their unique properties. This study aims to develop the pressure decay method and apply it for measurements of diffusivity in polyolefin samples. The experimental procedure involves degassing a sample at the defined temperature, and repeated pressurisation with a penetrant gas. First, the pressure changes due to sorption and desorption are recorded. Then, the data is used to calculate the diffusion coefficient employing Fick's second law calculated by the finite volume method in the Matlab program. By developing unique apparatuses to study polyolefins, one can better understand complex semi-crystalline systems and transport phenomena in semi-crystalline polymers.
|
66
|
Juraj
Volešíni
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Performance prediction of organic flow battery by mathematical modeling
|
detail
Performance prediction of organic flow battery by mathematical modeling
The surge in renewable energy and weather-of-day dependency emphasize a need for safe and reliable stationary energy storage. Redox flow batteries (RFBs) presently offer the perspective storage solution. Most RFBs rely on vanadium salts, yet the fluctuating vanadium cost motivates research for alternatives. Organic electrolyte-based RFBs (ORFBs) can be significantly cheaper and modified to meet desired requirements.
In this work, we developed a mathematical model to study and enhance the performance of organic redox flow battery. We have separated the battery into four compartments: positive and negative half-cells, and two tanks. The model describes the change in concentration of each chemical component and the change in volume of electrolytes. The membrane transport of active species is described by the Nernst-Planck equation and the transport of water is driven by osmotic pressure difference. To describe electrochemical properties, we use the Tafel equation to calculate overpotential at the electrodes, Ohm’s law to determine voltage drop over the membrane, and the Nernst equation for equilibrium potential. The model results are validated against experimental measurements. Using the model results, we can increase the battery performance and efficiency for real-world use.
|
67
|
Petr
Vítek
|
B1
|
Ing. Stanislav Valtera
|
Highly selective oxidative dehydrogenation of cyclohexene on zirconia supported copper-palladium pentamer clusters
|
detail
Highly selective oxidative dehydrogenation of cyclohexene on zirconia supported copper-palladium pentamer clusters
The subnanometer size of the Cu5 – nPdn (0 ≤ n ≤ 5) clusters grants them different behaviour compared to the bulk material. The properties of said clusters are not only composition-dependent, but also size-dependent, meaning that their properties can be greatly altered by even one atom change in their structure. Our main goal was to see how the swapping of one atom in a Cu-Pd pentamer cluster affects its activity and selectivity. We tested each Cu-Pd pentamer during oxidative dehydrogenation of cyclohexene. From our six pentamers (Cu5, Cu4Pd1, Cu3Pd2, Cu2Pd3, Cu1Pd4, Pd5) were active 5 clusters containing palladium, cluster Cu5 was inactive throughout testing. We observed a major difference in the activity of mixed clusters during the first and second ramp (lower activity during the second ramp). There was no significant change in the activity of the cluster Pd5. Even with the change in activity, there was no notable change in selectivity. The selectivity of the bimetallic clusters was 100% toward benzene and the selectivity of Pd5 was over 98%, with produced cyclohexadiene and CO2 less than 1% each. The findings from this study show the difference in the properties of each cluster (exact composition plays a key role). It also shows the potential of mixed clusters in catalysis.
|
68
|
Lukáš
Ziebiker
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Filtrační účinnost a tlaková ztráta filtrů s různou mikrostrukturou katalytické vrstvy
|
detail
Filtrační účinnost a tlaková ztráta filtrů s různou mikrostrukturou katalytické vrstvy
V současnosti je kladen stále větší důraz na ochranu životního prostředí. S tím přicházejí stále přísnější legislativní nařízení na emise spalovacích motorů. K čištění výfukových plynů se používají katalytické filtry, přeměňující škodlivé složky (CO, NOx a CXHY) na zdravotně nezávadné produkty (CO2, N2, H2O) a zároveň zachytávají pevné částice sazí. Vzorky katalytických filtrů použité v této práci jsou tvořeny z kordieritového substrátu s voštinovou strukturou, do které je nanesena vrstva katalyzátoru Pt/γ‑Al2O3. Klíčové parametry katalytických filtrů – filtrační účinnost, tlaková ztráta a katalytická aktivita – závisí na mikrostruktuře filtru a mění se se zanesením sazemi. Cílem této práce je změřit vývoj filtrační účinnosti a tlakové ztráty pro vzorky s různou mikrostrukturou nanesené katalytické vrstvy. Filtry s katalyzátorem naneseným do pórů ve stěně vykazují nízkou tlakovou ztrátu, ale také nízkou počáteční filtrační účinnost. Filtry s katalyzátorem naneseným na vnějším povrchu stěny mají vysokou počáteční filtrační účinnost, ale také vyšší tlakovou ztrátu. Pro obě konfigurace se v průběhu zanášení filtrační účinnost i tlaková ztráta postupně zvyšují. Naměřená data umožňují výběr struktury filtru s vhodnými provozními vlastnostmi i kalibraci matematických modelů.
|
69
|
Bc.
Ludmila
Řiháková
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Polymer additives removal for sustainable recycling of plastics
|
detail
Polymer additives removal for sustainable recycling of plastics
Plastics are multifunctional materials that are used in all sectors as an indispensable material. Plastics production is therefore increasing more and more every year, where piles of used plastics and textiles are becoming a serious environmental issue. Unfortunately, no method has yet been devised to solve the problem of increasing plastic waste, as it is cheaper to produce new plastic than to recycle used plastics.
This work focuses to find a novel approach how to close circular plastic waste economy. It is solvent based recycling process that is used to extract polymer additves by dissolving polymers with suitable solvents and extraction agent. recycling. Common plastic waste has an undefined composition of additives species and its concentration in polymer matrix. We need to then produce small amount of defined plastic waste to conduct comprehensive study with various solvents, extraction agent and process conditions. These plastic waste with various and defined concentration is used to calibrate spectroscopic method which provide us a pointer how to find the optimal process conditions for the plastics recycling.
Our goal is to create the simplest, cheap and sophisticated method for recycling plastics that is environmentally friendly.
|
70
|
Barbora
Šašková
|
B2
|
Ing. Filip Zavřel
|
Příprava kontrastních látek na bázi gadolinia a glukanových částic
|
detail
Příprava kontrastních látek na bázi gadolinia a glukanových částic
Glukanové částice (GPs) se dají využít pro cílené doručování látek prostřednictvím fagocytózy. Octomilka obecná (drosophila melanogaster) je pro tento systém použitelná jako in vivo model s krátkým generačním časem. Vytvoření ucelenějšího obrazu o fungování tohoto systému doručování látek je však vlivem nedostatečné rozlišovací schopnosti běžně používaných zobrazovacích metod obtížné. Naším cílem je proto vytvoření kontrastního média na bázi gadolinia a glukanových částic (GPs), umožnujicí lokalizaci částic uvnitř organismů pomocí metod výpočetní topografie (CT) a magnetické rezonace (MRI).
Byla navržena dvoukroková in situ metoda přípravy kompozitů na bázi GPs a gadolinia dvou formách – nanočástice Gd2O3 a alginátový gel (Gd3+). Pro přípravu kompozitů s Gd2O3 byla využita syntéza z Gd(CH3COO)3 a TMAH, pro kompozity s alginátovým gelem reakce alginátu s GdCl3 (při testování metody nahrazován CaCl2). Obě cesty přípravy byly optimalizovány. Připravené kompozity vykazovaly dobré morfologické vlastnosti (jednotlivé částice bez agregátů). Další charakterizace připravených kompozitů bude zaměřena na celkový obsah gadolinia, stabilitu a cytotoxicitu.
|
71
|
Bc.
Petr
Šimek
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Optimalizace Zn-I průtočné baterie
|
detail
Optimalizace Zn-I průtočné baterie
Celosvětový trend dekarbonizace energetiky vede k nárůstu výroby elektrické energie pomocí obnovitelných zdrojů s čímž roste i poptávka po efektivním, levném a ekologickém způsobu, jak tuto energii skladovat při jejím dočasném přebytku. Alternativou k standardním Li-ion bateriím mohou být tzv. průtočné baterie. Jedná se o perspektivní technologii na bázi dostupných materiálů, jejíž předností je bezpečný provoz a nezávislé škálování výkonu a kapacity. Tento výzkum se zabývá vývojem a optimalizací hybridní průtočné baterie s elektrolyty na bázi ZnI2/KI. Pozornost byla nejprve věnována především složení elektrolytu, konkrétně vlivu koncentrace vodivostního aditiva (KCl) na výkon a stabilitu provozu článku. Testován byl i vliv jednotlivých vnitřních komponent baterie jako je iontově selektivní membrána, která slouží k oddělení elektrod a elektrolytů a k zajištění selektivního transportu iontů. V prováděných experimentech byly sledovány především hodnoty ohmického a celkového odporu článku, jednotlivé složky účinnosti a pokles kapacity během galvanostatického nabíjení/vybíjení baterie. Zjištěná optima složení elektrolytu, volby vnitřních komponent baterie a provozních podmínek (průtok elektrolytu, teplota) budou využity při návrhu úložiště v poloprovozní velikosti.
|
72
|
Bc.
Martin
Škuta
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Kombinatorický vývoj pevnej lipidickej liekovej formy CBD
|
detail
Kombinatorický vývoj pevnej lipidickej liekovej formy CBD
Nízka rozpustnosť CBD vo vode predstavuje významnú prekážku v jeho vstrebávaniu v živom organizme. Jedným z možných riešení súčasných produktov je rozpustenie CBD v oleji a následnom orálnom podávaní.
Pre zabezpečenie lepšieho transportu skrz sliznicu tenkého čreva a zvýšenie biodostupnosti CBD je možné využiť metódu self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS). Typicky sa jedná o liečivá v tekutej forme, avšak my sa zameriame na tuhú formu. Pre vytvorenie samomikroemulgujúceho systému stačí k lipofilnej látke pridať olej a vhodný surfaktant.
Pre výber vhodných látok budeme postupovať kombinatorickým vývojom, teda vytváraním veľkého počtu zmesí rôznych látok o rôznom zastúpení. Následným porovnaním vlastností vyberieme najlepších kandidátov pre ďalšie skúmanie. Túto repetitívnu prácu si uľahčíme použitím robotického pipetoru upravenom pre pipetovanie tavenín. Prístroj dokáže v krátkom čase a s vysokou presnosťou vytvoriť zmesi o nami zvolenom zložení.
Pre lepšiu manipuláciu produktu je možné obaliť túto lipidickú zmes liečiva do prášku, ktorý zamedzí zlepeniu jednotlivých kusov liekovej formy a taktiež môže výrazne ovplyvniť uvoľňovanie liečiva. V tejto práci sa venujeme vytvoreniu pevnej liekovej formy, pozostávajúcej z CBD, lipidu, surfaktantu a iných pomocných látok.
|
73
|
Jan
Šmahlík
|
B3
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Dual functional nanomaterials for the synergistic degradation of dyes and solar photocatalytic regeneration
|
detail
Dual functional nanomaterials for the synergistic degradation of dyes and solar photocatalytic regeneration
Polluted water is one of the biggest problems facing the world, and a big part of the problem is attributed to industries using dyes. In recent years, there has been many initiatives to reduce the amount of polluted water produced. In this work, I am focusing on the preparation of a mesoporous nanomaterial which is capable of adsorbing dyes on its surface followed by degradation of the dyes under solar irradiation. This should be very cheap and ecological way to battle this situation. To achieve easy separation and reuse, the particles were encapsulated into polymeric beads. The resulting materials showed good adsorption and photocatalytic properties. Under simulated solar irradiation, the dye was degraded and reduced, with the beads regaining most of their original colour. With these properties, there might be a big use of this material in wastewater treatment, which will provide much cleaner water to people, animals and crops.
|
74
|
Bc.
Anna
Šmídová
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Predikce povrchového napětí s využitím rozšířené van der Waalsovy stavové rovnice
|
detail
Predikce povrchového napětí s využitím rozšířené van der Waalsovy stavové rovnice
V naší práci se zabýváme predikcí povrchového (mezifázového) napětí pro systém kapalina-pára. Tato veličina se využívá při popisu jevů probíhajících na fázovém rozhraní a je využívána při modelování morfogeneze materiálů, například polymerních membrán. Jedná se ale o obtížně měřitelný parametr, a proto se snažíme o jeho predikci skrze termodynamicky konzistentní výpočty – bez nutnosti odhadování parametrů z experimentálních dat.
Využíváme teorie gradientu hustoty, díky níž můžeme použít stavové rovnice k popisu fázového rozhraní. Aplikovali jsme proto stavovou rovnici van der Waals-711 - modifikaci van der Waalsovy rovnice, známé jako první stavová rovnice reálného plynu, jejíž prediktivní síla je ale limitovaná. Verze vdW-711 přináší do rovnice nový parametr, přinášející vliv acentrického faktoru, dnes zahrnutého ve většině běžných stavových rovnic.
Pro zajištění numerické stability výpočtu se využívá Cahnova-Hilliardova modelu, používaného běžně při popisu dynamiky spinodální dekompozice u systémů procházející fázovou separací. Výsledkem je ustálený rovnovážný profil hustoty, z nějž se získá hodnota povrchového (mezifázového) napětí. V současnosti rozšiřujeme výpočty pro nepolární alkany a cykloalkany a pracujeme s vybranými prvky a anorganickými sloučeninami.
|
75
|
Bc.
Mária
Šoltésová
|
M2
|
-
|
Plasmonic Nanosensors: Tailoring Patch Morphology
|
detail
Plasmonic Nanosensors: Tailoring Patch Morphology
Exploring bimetallic patchy nanoparticles, this work aims to transform dendritic gold-only patches into more stable and dense structures by the incorporation of silver. The change in patch morphology induces plasmonic resonance, a phenomenon where the nanoparticles resonate with incident light. This enhances light absorption in the visible or near-infrared range which is crucial for optical sensing.
The main focus of the work was on the reaction kinetics as a fundamental element in understanding the mechanism of patch formation. It was discovered that a slower kinetics rate favors the formation of dense patches. Consequently, the challenge became to establish a reproducible method to intentionally slow down the kinetics, enabling precise control over the patch morphology, which was analyzed using UV-VIS-NIR spectroscopy and SEM.
Thanks to their multifunctional nature, patchy particles offer a world of (almost) endless possibilities - their patches can be functionalized to serve as optical sensors for chemical sensing, environment monitoring, and in the medical field, even for disease detection and diagnostics or cancer treatment through localized hyperthermia therapy. Furthermore, their applications extend to vibrant pigments or catalysts, optimizing surface area to volume ratio.
|