1
|
Adriana
Augustínová
|
B3
|
doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Kontrola rastu zmesných chemobroinických štruktúr
|
detail
Kontrola rastu zmesných chemobroinických štruktúr
Hoci chemické záhradky boli objavené už v sedemnástom storočí, tieto nerovnovážne fyzikálno-chemické systémy neboli vedcami podrobne opísané ani študované. Až v posledných desaťročiach sa toto štúdium samoorganizovaných štruktúr polopriepustných membrán pevných látok a kvapalín oživilo. Nadobudnuté poznatky umožnili proces rastu čiastočne kontrolovať. Vo svojej práci sa zameriam na opis vlastností (vzhľad, čas rastu, vnútorná štruktúra atď.) polykryštálov, kvapalných roztokov a guľôčok, ktoré budú použité ako zárodok, z 2. periódy a 4. skupiny periodickej tabuľky. Zatiaľ čo nedávny výskum sa zameral na kontrolu samotného rastu štruktúr, málo prác zahŕňalo dôkladné štúdium ich morfológie, chemického zloženia a mikroštruktúry pre jednotlivé periódy a skupiny. Ak by sme dokázali presne určiť vlastnosti samotných semien a ich binárnych zlúčenín, mohli by sme s väčšou pravdepodobnosťou predpovedať a následne navrhnúť správanie zložitejších štruktúr. Získané poznatky sa dajú využiť v budúcej praxi pri 3D tlači a tvorbe komplexných materiálov.
|
2
|
Bc.
Daniel
Bambas
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Uvedení poloprovozního míchaného reaktor do provozu
|
detail
Uvedení poloprovozního míchaného reaktor do provozu
Mechanicky míchané nádoby nacházejí hojné uplatnění v průmyslu při procesech směšování látek, dispergaci fází či suspendaci částic v kapalině. V systémech kapalina-plyn se míchané nádoby využívají k intenzifikaci přestupu hmoty mezi fázemi. Montáží takovéto míchané nádoby se v této práci budeme věnovat. Z důvodu rekonstrukce laboratoře byla míchaná válcová nádoba o přibližném objemu 550 dm3, výšce 2 m a průměru 60 cm dočasně demontována. Kvůli její velikosti byla zpětná montáž netriviálním úkolem. Hlavními výzvami během montáže byly zajištění těsnosti nádoby, zapojení veškeré elektroniky a ověření kvality smontování pomocí série testovacích měření. Během práce bylo třeba řešit postupně vznikající různorodé problémy jako byla fixace hnacího motoru míchadla ke zdi, montáž nového ventilu pro přívod plynu spolu s jeho elektrickými rozvody a re-design obvodu chladící vody. Po úspěšném smontování bude poloprovozní míchaný reaktor sloužit k měření hydromechanických a transportních vlastností tekutin.
|
3
|
Bc.
Albert
Behner
|
M1
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Preparation of the nitrogen-doped carbon using microwave heating
|
detail
Preparation of the nitrogen-doped carbon using microwave heating
Demand for advanced materials with specific functional properties is rapidly increasing due to their various utilizations. Part of this group are porous nitrogen-doped carbons (PNCs), which find applications such as gas sorbents, energy storage, electrocatalysis, etc. The currently used synthesis procedure of PNCs consists of thermal annealing of the carbon precursor at high temperature (< 500 °C), commonly lasting for hours. This lengthy approach is highly demanding on the energy consumption, which results in negative environmental impact. Since PNCs have an auspicious use as potential CO2 sorbents, the requirements for the environmental impact of the synthesis are stringent for the emission of CO2. Accordingly, the use of an alternative source of energy, such as microwave (MW) irradiation can reduce the energy usage and possibly lead to an environmentally sustainable and economically suitable synthesis approach. In this research, the thermal treatment and MW heating was compared as a procedure resulting in the polyaniline-based PNC with analogous properties. The aim of this work is to test and identify the chemical composition of PNC emerging from two parallel methods. These results are essential for the preparation of further materials using the green approach.
|
4
|
Bc.
Lukáš
Berčík
|
M1
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Stanovení smykového napětí v míchaných a průtočných systémech
|
detail
Stanovení smykového napětí v míchaných a průtočných systémech
Znalost smykového napětí v systémech používaných pro kultivaci savčích buněk představuje klíčový parametr pro přenos procesu z laboratorního do výrobního měřítka. Kultivace může probíhat buď vsádkově (v bioreaktoru), nebo kontinuálně (perfuzní systém). Při kontinuálním provozu je běžně používáno odstředivé čerpadlo, které představuje další zdroj smykového napětí a tudíž i riziko pro buňky. Předložená práce bude věnována experimentální charakterizaci maximálního smykového napětí v míchaném reaktoru a odstředivém čerpadle za použití systému agregátů nanočástic citlivých na smykové napětí. Získaná data budou porovnána s hodnotami vypočtenými pomocí modelování dynamiky tekutin (CFD). Metoda agregátů bude testována také vzhledem k její robustnosti (vliv parametrů použitých při agregaci na chování částic ve zkoumaném systému) a univerzálnosti (aplikovatelnost v koncepčně odlišných systémech).
|
5
|
Bc.
Vojtěch
Blahušek
|
M1
|
doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Studium vlivu geometrie na Marangoniho tok vyvolaný Löfflerovou směsí
|
detail
Studium vlivu geometrie na Marangoniho tok vyvolaný Löfflerovou směsí
Kafrové lodičky jsou hojně využívány ke studiu samopohybu, saomouspořádání a nelineárního chování – vlastností, které jsou běžně pozorovatelné u živých organismů. Lodičky s čistým kafrem byly již hojně prostudovány. Kafr je krystalická látka a používá se ve formě uniformních lisovaných tablet, což značně limituje studium závislosti samopohybu na tvaru pohybujícího se objektu. Molekuly kafru se dostávají na vodní hladinu dvěma způsoby, a to sice přímou dissolucí a sublimací a následnou depozicí. Na hladině vody působí jako slabý surfaktant, takže snižují povrchové napětí vody okolo kafrové lodičky. Vzniká tak gradient povrchového napětí a ten vyvolává Marangoniho efekt, tedy tok kapaliny z místa s nižším povrchovým napětím do místa s vyšším. Tok vyvolaný tímto způsobem rozpohybuje kafrovou lodičku. Cílem této práce je použít pro experimenty nedávno popsanou Löfflerovu směs, směs kafru a kamfénu. Löfflerova směs má spíše charakter vosku, takže ji lze snadno tvarovat. V rámci práce bylo navrženo několik možností uspořádání lodiček s Löfflerovou směsí. Také bylo pozorováno jednoduché čerpadlo tvořené imobilizovanou Löfflerovou směsí. Byly naměřeny charakteristiky jako rychlost pohybu lodiček a rychlost toku. Dále bylo diskutováno použití Löfflerovy směsi v jednoduchých zařízeních.
|
6
|
Bc.
Adam
Bouz
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Application of the PC-SAFT equation of state on a polymer system with multiple condensed phases
|
detail
Application of the PC-SAFT equation of state on a polymer system with multiple condensed phases
The perturbed-chain statistical association fluid theory (PC-SAFT) equation of state implemented in the Fortran programming language is applied to a ternary mixture of polymer, solvent, and gas. The work aims to determine the solubility of n-hexane in polyethylene during its production in a slurry reactor, i.e., in an ethylene environment. The phase equilibrium is modeled at conditions of the slurry reactor, hence at relatively low temperatures and pressures. The three pure component parameters required for each component were taken from relevant literature. The strategy is to perform extensive calculation in which experimentally acquirable state variables are fixed in order that the system of equations is not underdetermined. The total volume of the system, mass of each component, along with temperature and pressure, were obtained experimentally. The total pressure of the system was chosen as an independent variable, and its difference with the experimental value is a measure of the success of the calculation. The computation strategy and the numerical problems are discussed in the present work, as well as the determination of binary interaction parameters (kij), which are obtainable via the modeling of two-component systems.
|
7
|
Bc.
Martin
Bár
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Analýza provozních podmínek rektifikační kolony
|
detail
Analýza provozních podmínek rektifikační kolony
Firma SPOLANA s.r.o provádí mimo jiné výrobu PVC (polyvinylchlorid). Součástí výrobního procesu je krakování, kdy dochází ke štěpení EDC (ethylendichlorid) na VCM (vinylchlorid monomer) a HCl. Vzniklé VCM a zbytky EDC se následně od HCl odstraňují pomocí rektifikace. HCl tvoří s vodou velmi agresivní prostředí, které může svými korozními účinky poškozovat samotnou kolonu a v historii si masivní koroze vynutila i odstávku a výměnu části kolony. Koroze kolony je studována ve spolupráci s VŠCHT a během dvou období 2020–2021 a 2021–2022 byly do kolony instalovány sady korozních kuponů. Korozní kupony představují kovová tělíska umístěná na určitém patře vevnitř kolony, na kterých se za dané období posuzuje míra vlivu koroze na různé materiály v závislosti na typu materiálu a potažení povrchu polymerní vrstvou. Analýza sad kuponů v obou obdobích odhalila, že v období 2021–2022 byl korozní vliv v koloně významně vyšší než v období předchozím. Cíl této práce bylo porovnat provozní podmínky dané rektifikační kolony v obou obdobích, najít významné rozdíly a následně provést simulaci kolony za těchto rozdílných podmínek pro zjištění, zdali tyto změny mohly mít vliv na větší překryv koncentračních profilů HCl a vody a tím pádem mohly způsobit vytvoření korozně agresivnějšího prostředí.
|
8
|
Zuzana
Coufalová
|
B2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv zanášení na tlakovou ztrátu a filtrační účinnost katalytického filtru
|
detail
Vliv zanášení na tlakovou ztrátu a filtrační účinnost katalytického filtru
Limity škodlivin v emisích produkovaných automobily se spalovacími motory se stále zpřísňují. Posuzovány jsou nejen hodnoty toxických složek, ale i oxidu uhličitého, kvůli jeho podílu na skleníkovém efektu. V současnosti jsou používány katalytické filtry pevných částic, které jsou schopny zachytit pevné částice o velikosti v řádu desítek nanometrů a zároveň odstranit toxické plynné emise. V této práci byly studovány dva základní parametry filtru: tlaková ztráta a filtrační účinnost. Byly zkoumány čtyři vzorky, které se lišily strukturou nanesené aktivní vrstvy. První vzorek byl bez katalytické vrstvy, druhý obsahoval katalyzátor pouze ve stěně filtru, třetí pouze na stěně a čtvrtý kombinaci katalyzátoru uvnitř a na stěně filtru. S rostoucím podílem částic na stěně se zvyšovala tlaková ztráta, ale zároveň i filtrační účinnost. Nejnižší tlakovou ztrátu lze pozorovat na prázdném vzorku bez aktivní vrstvy, který má však nejhorší filtrační účinnost. Kombinované rozmístění katalytické vrstvy umožnilo dosáhnout vysoké filtrační účinnosti při zachování poměrně nízké tlakové ztráty.
|
9
|
Bc.
Terezie
Císařová
|
M1
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Computational stalking of hypothetical ladderane membrane behaviour
|
detail
Computational stalking of hypothetical ladderane membrane behaviour
Molecular dynamics (MD) as a prediction tool has been used for molecular systems ranging from a bunch of atoms to the whole biosystems. It permits us to observe the configuration development of the system in time and to compute various descriptive data just with the knowledge of a few parameters and initial system configuration.
This work is engaged in predicting the behaviour of the ladderane-phospholipid bilayer by MD methods. A Ladderane phospholipid is a structure with possibly beneficial influence when integrated into the liposome membrane. Liposomes are spherical nanocapsules used as drug carriers that facilitate the drug distribution in organism. However, they often suffer from spontaneous leakage of encapsulated drugs. The permeability of liposomes at different temperatures is given by their phospholipid composition. Thus, we want to predict the potential extraordinary behaviour of liposomes with incorporated ladderanes. By MD methods, we can obtain data like area per lipid, thickness of the bilayer, lateral diffusion etc. Results are then used to interpret experimental data. With both approaches, it may be predicted whether liposomal structures such as ladderanes are suitable for liposome creation and possibly explain their so-far unknown purpose in annamox bacteria.
|
10
|
Denisa
Dendisová
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Upgrade polyolefin waste by fractionation recycling methods
|
detail
Upgrade polyolefin waste by fractionation recycling methods
Commonly used polyolefins such as polyethylene and polypropylene are not used in their pure form, they contain different dyes, pigments, stabilizers, antioxidants, flame-retardants, etc. to enhance their properties. However, these trace ingredients impair the process of polymer recycling. According to a 2021 survey European countries recycle only around 30% of plastic waste. Our aim is to develop a simple recycling process and help solving the global problem of plastic pollution. We are thus developing a method based on fractionation, i.e. separation of polymer into different chain-length fractions using suitable solvents.
The experiments were carried out using our in-house-built apparatus under different conditions (e.g., temperature, pressure, solvent) in order to optimize the process parameters and maximize the yield of obtained pure polymer.
The chain-length distribution of the original and processed polyolefin samples is evaluated through gel permeation chromatography (GPC). Differential scanning calorimetry (DSC) was also used to obtain polymer melting points and enthalpy. In the subsequent work we will focus on investigating mechanical properties of the resultant purified polyolefins.
|
11
|
Kryštof
Dorňák
|
B3
|
Ing. Edyta Paula Adrián, Ph.D.
|
Příprava tepelně-responzivních strukturovaných povrchů
|
detail
Příprava tepelně-responzivních strukturovaných povrchů
S expandující lidskou populací se krom jiného neustále zvyšuje poptávka po orgánech vhodných k transplantaci. Darovaných orgánů je však trvalý nedostatek a na mnohé pacienty se zkrátka nedostane. Tento zřejmý problém se snaží řešit tkáňové inženýrství, a to produkcí orgánů umělých. K úspěšnému výrobnímu procesu je ovšem potřeba nesčetného množství buněk, jejichž efektivní pěstování i následné sklízení představuje nelehký inženýrský problém. Je známo, že mikrostruktura povrchu, na kterém buňky rostou, výrazně ovlivňuje jejich proliferaci. Taktéž máme k dispozici polymery, které při změně teploty v intervalu slučujícím se se životaschopností buněk, tzn. blízko běžným teplotám lidského těla, podstatně mění svou afinitu k vodě, což vede k uvolnění buněk dříve pevně přisedlých. Cílem tohoto projektu je tedy kombinací fotolitografie a měkké litografie připravit takový strukturovaný povrch, na němž buňky porostou kýženým způsobem, a jehož termoresponzivní vlastnosti významně ulehčí jejich sklízení.
|
12
|
Bc.
Petr
Fatka
|
M2
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Cesta do nitra glukanových částic
|
detail
Cesta do nitra glukanových částic
β-glukany jsou polysacharidy, které je možné nalézt např. v buněčných stěnách kvasinek. Vyznačují se schopností stimulovat imunitní odpověď organismu, což z nich činí potenciálně výhodný materiál pro různorodé aplikace, např. doručování léčiv. Z původních kvasinkových buněk je možné několikakrokovou extrakcí získat duté, porézní částice o velikosti 2-5 μm, jejichž stěny jsou tvořeny právě z β-glukanů. Přestože v literatuře je produkt tohoto postupu běžně popisován jako duté částice, snímky z konfokálního mikroskopu i TEM (naše i v literatuře) naznačují přítomnost jádra uvnitř částic. Toto jádro ovšem není nijak komentováno. Zaměřili jsme se na zjištění složení tohoto jádra. Byly provedeny pokusy o rozbití částic, s cílem uvolnit jádro z obalu a charakterizovat ho obvyklými metodami (např. spektroskopicky), čehož však nebylo několika různými metodami dosaženo. Až využití konfokální Ramanovy mikroskopie umožnilo i bez rozbíjení odhalit, že se jádro pravděpodobně skládá ze směsi α-polysacharidů a blíže nespecifikovaných proteinů. Důsledkem vyhodnocení dat z konfokálního mikroskopu a konfokálního Ramanova mikroskopu byla celková změna pohledu na strukturu glukanové částice.
|
13
|
Colin
Fauchadour
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Filtration of particulate matter in exhaust aftertreatment filters
|
detail
Filtration of particulate matter in exhaust aftertreatment filters
Particulate matter emitted from combustion engines consists of elemental carbon particles which agglomerate and adsorb other compounds. The soot particles have a negative impact on the environment and thus must be removed. This can be done using ceramic particulate filters composed of parallel channels that are alternately plugged at one end. Exhaust gas is forced to pass through the porous wall and soot is trapped on the walls. The captured soot is then oxidized, and the filter is regenerated. Mathematical modeling is an important part of the filter design targeting on high filtration efficiency and reasonably low pressure drop.
The soot size distribution allows for two types of filtration: deep filtration and cake filtration. The applied model assumes three mechanisms: interception, inertial impaction and Brownian diffusion. It can predict the filtration of particulate matter along the reactor but also the soot oxidation reactions into CO and CO2.
In this work, the developed model is verified by performing multiple simulations of filtration and regeneration under various operating conditions and filter configurations.
|
14
|
Vojtěch
Hampl
|
B2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Využití nanokrystalů při formulaci účinných farmaceutických látek
|
detail
Využití nanokrystalů při formulaci účinných farmaceutických látek
V současné době jsou vyvíjeny nové účinné farmaceutické látky, které jsou ve většině případů prakticky nerozpustné ve vodném prostředí. S touto vlastností jsou spojené další problémy, jako nízká biologická dostupnost, nutnost zvýšeného dávkování, potřeba velkého množství pomocných látek či vyšší ekonomická a technologická nákladnost. Možným řešením tohoto problému je formulace účinných látek ve formě nanokrystalů, které mají extrémně velký poměr povrch-objem, díky kterému je jejich rozpustnost mnohonásobně větší a je jí dosaženo rychleji. Tato práce se zabývá přípravou nanokrystalů, jejich úpravou a formulací do lékové formy. Cílem práce je dosáhnout univerzálního postupu pro formulaci špatně rozpustných látek. Jako testovací látka byl zvolen candesartan cilexetil, ze kterého jsou připravovány nanokrystaly metodou mokrého mletí se stabilizátory – surfaktanty, které zabraňují aglomeraci a Ostwaldovu zrání nanokrystalů. Vzniklá suspenze nanokrystalů se upravuje pomocí lyofilizace, přičemž se zkoumá vliv protektantů na vlastnosti vzniklých nanokrystalů či aglomerátů; nebo je přímo využita na formulaci pomocí vlhké granulace. Dále jsou tyto vzorky podrobeny disolučním testům a srovnáním s původní formulací používaného léčiva.
|
15
|
Bc.
Tereza
Hamsová
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Matematické modelování pro zefektivnění návrhu protierozních opatření
|
detail
Matematické modelování pro zefektivnění návrhu protierozních opatření
Vodní eroze půdy je proces, při kterém dochází k narušování půdního povrchu působením vody, které vede k transportu půdních částic na jiné místo a k jejich následnému usazování. Následkem toho je zemědělská půda ochuzena o její nejúrodnější část, dochází ke snížení propustnosti půdy pro vodu nebo zhoršení chemických vlastností půdy, což vede k potřebě vyššího hnojení. Aby se předešlo těmto problémům, je potřeba zavádět protierozní opatření.
K návrhu těchto opatření lze použít odtokový model SMODERP (Simulační Model povrchového ODtoku a Erozního Procesu) vyvinutý našimi kolegy na Fakultě stavební ČVUT, kde základní odvození povrchových procesů vychází z rovnice kontinuity a pohybové rovnice. Výpočet je řešen metodou konečných diferencí na pravidelné, prostorově dvourozměrné rastrové síti popisující krajinný reliéf. V bilanci každého prostorového elementu jsou přítomny tři základní příspěvky – infiltrace vody do půdy, efektivní srážka a přiteklé/odteklé množství vody. V současné podobě je model založen na explicitní metodě integrace, což způsobuje časovou náročnost při výpočtu větší oblasti. Konečným cílem této práce je transformace stávajícího modelu do implicitní podoby a testování případného kýženého urychlení výpočtu.
|
16
|
Bc.
Zuzana
Hlavačková
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Manufacturing of multi-drug personalized medicine by solvent impregnation
|
detail
Manufacturing of multi-drug personalized medicine by solvent impregnation
The current ways of drug manufacture are based on large-scale production with a few dosage strength variations. The dosage strength often differs from the patient-specific needs, which leads to the patient being constantly slightly underdosed or overdosed. Patients often get drugs prescribed in various combinations with other drugs. This results in low compliance of the patients. The aim of personalized medicine is to create drugs that are tailored to each patient using patient-specific information. Promising ways of creating such medicine are minitablets or drop-on-demand (DoD) technique and others. The tablets in this work were prepared, using the DoD technique, by layer-by-layer precise droplet loading from a solution of the desired active pharmaceutical ingredient (API). Placebo tablets containing a high amount of mesoporous silica were used as a substrate. The pores of mesoporous silica are big enough to capture the API and small enough to prevent the API from recrystallisation. Therefore, the API remains in its amorphous form. The aim of this work was to study the dissolution profiles from tablets containing combinations of two and three APIs prepared by the DoD method and to study the interactions of APIs between each other.
|
17
|
Bc.
Tereza
Hodná
|
M2
|
doc. Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Řízení zařízení pro odstraňování oxidu uhelnatého
|
detail
Řízení zařízení pro odstraňování oxidu uhelnatého
Ni-Cd akumulátory jsou díky svým vlastnostem dodnes využívané ve specifických aplikacích a předpokládá se, že v oběhu budou ještě nejméně třicet let. Toxicita kadmia pro životní prostředí je zřejmou problematikou a po skončení životnosti je nutné akumulátory recyklovat s důrazem na kompletní odstranění kadmia. Při recyklaci Ni-Cd akumulátorů pyrometalurgickým zpracování v redukční atmosféře se z technologie uvolňuje odplyn s vysokým množstvím oxidu uhelnatého, které je třeba výrazně snížit, nejlépe odstranit. K tomu bylo navrženo zařízení (dospalovák), které zbavuje odplyn oxidu uhelnatého jeho spálením kyslíkem na oxid uhličitý. Pro řízení dospalováku je třeba sestavit logiku řízení a regulaci, aby jednotka dokázala řídit proces hoření tak, že koncentrace oxidu uhelnatého bezpečně klesne pod zákonem stanovený limit 500 mg/m3 a spaliny budou moci být vypuštěny do ovzduší.
|
18
|
Bc.
Anna
Hojgrová
|
M2
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Stanovení axiální disperze na vysokokapacitní strukturované výplni MellaPak252Y
|
detail
Stanovení axiální disperze na vysokokapacitní strukturované výplni MellaPak252Y
Jeden ze základních zjednodušujících předpokladů chemického inženýra představuje model pístového toku. V inženýrské praxi bohužel často tento předpoklad nelze použít z důvodu nezanedbatelného podélného promíchávání. Při navrhování plněných kolon pro ostré separace by zanedbání podélného promíchávání mohlo vést ke špatnému výpočtu počtu rovnovážných pater nebo k nepřenositelnosti transportních charakteristik na jiné systémy. Nejčastější způsob popisu podélného promíchávání je model pístového toku s axiální disperzí.
Tato práce se věnuje stanovení míry axiální disperze na vysokokapacitní strukturované výplni Mellapak 252Y. Pro stanovení míry axiální disperze ve formě Bodensteinova kritéria se využívá měření odezvy na skokovou změnu vstupní koncentrace stopovací látky. Naměřená data se následně vyhodnocují relativně složitým postupem tak, aby se očistila od okrajových efektů.
Obsahem tohoto příspěvku je vytvoření vyhodnocovacího programu v MATLABu, který bude v navazující práci použit pro vyhodnocení Bodensteinova kritéria a střední doby prodlení (zádrž kapalné fáze) pro výplň Mellapak 252Y.
|
19
|
Matěj
Honzík
|
B2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv přítomnosti pevných částic v katalytickém filtru na oxidaci CO
|
detail
Vliv přítomnosti pevných částic v katalytickém filtru na oxidaci CO
S ohledem na stále přísnější normy na obsah škodlivin vypouštěných do ovzduší se výrobci automobilů v posledních letech snaží o minimalizaci zastoupení těchto látek ve výfukových plynech. Jako nejlepší způsob se ukazují katalytické filtry pevných částic, které regulují jak škodlivé plyny, tak částice vznikající při spalování paliva. Při používání filtrů dochází k zanášení sazemi. Parametr, charakterizující množství zachycených sazí, se nazývá filtrační účinnost. Další důležitým parametrem je katalytická aktivita, přičemž zachycené pevné částice znesnadňují plynné směsi přístup ke katalytické vrstvě. Tato práce se zaměřuje na katalytickou oxidaci CO v závislosti na zanesení filtru sazemi. Pozorovaná závislost konverze CO na teplotě a zanesení sazemi byla naměřena pro několik vzorků katalytických filtrů, lišících se mikrostrukturou naneseného katalyzátoru. Porovnání zápalných křivek CO na čistém a zaneseném filtru umožnilo vyhodnotit negativní efekt pevných částic na katalytickou aktivitu jednotlivých vzorků a vybrat nejvhodnější mikrostrukturu katalyzátoru.
|
20
|
Bc.
David
Horký
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Triboelectric separation of plastic waste: how to get from batch to continuous process?
|
detail
Triboelectric separation of plastic waste: how to get from batch to continuous process?
Electrostatic charging of material surfaces during mutual friction is a well-known phenomenon. It occurs not only in industry but also in everyday life, and it causes various problems, such as undesired discharges that may ignite fires or cause explosions. However, static electricity can be useful in many processes, for example, in a triboelectric separator of plastic waste.A crucial step towards using the separator on an industrial scale is transforming it from a batch to a continuous process. This transformation's main issue lies in the not-fully understood mechanism of triboelectric charging. It may be influenced by various factors, such as atmospheric humidity, chemical additives on the surface of the charged materials, or even an external electric field. These factors influence the resulting polarity and absolute value of surface charge, and thus it is necessary to satisfyingly understand them to make the process effective.
In our experiments, the effect of an external electric field and its direction on the resulting saturation charge was studied. Additionally, conductive polymers were used as charging materials and their influence on the charging mechanism was examined.
Knowledge gained in this research may help to transfer triboelectric separation to a continuous process.
|
21
|
Hynek
Housar
|
B2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Příprava a optimalizace CBD emulzí
|
detail
Příprava a optimalizace CBD emulzí
Příprava a optimalizace CBD emulzí
Kanabinoidy jsou skupinou přírodních látek, která je obsažena hlavně v konopí setém. Obecně bychom je mohli rozdělit na fytokanabinoidy (původem z rostlin), endokanabinoidy (přirozená součást nervového systému živočichů) a syntetické kanabinoidy. V současnosti se kanabinoidy začaly dostávat do čím dál většího povědomí společnosti, businessu a marketingu, a to i přes jejich ne zcela ověřené zdravotní účinky. Nejznámějšími zástupci jsou Δ9-tetrahydrokanabinol (THC) a canabidiol (CBD), kde CBD na rozdíl od THC psychoaktivní účinky nemá. Rostlinné kanabinoidy se v těle váží na přirozené receptory endokanabinoidního systému nervové soustavy, kde působí jako neurotransmitery. Působením na nervový systém se CBD přisuzují analgetické, protizánětlivé a antiepileptické účinky, které by v budoucnu mohly být využity pro léčbu např. revmatoidní artritidy. Způsoby aplikace CBD jsou omezené kvůli jeho vysoké lipofilitě a nízké biodostupnosti. Výhodou je jeho formulace ve formě vodné emulze, jejíž příprava a optimalizace byly cílem této práce. Podařilo se připravit emulzi o stejném složení a různou distribucí kapek změnou metody a procesních parametrů. Následně testována biodostupnost CBD in vivo.
|
22
|
Šimon
Hudínek
|
B2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Modelování záchytu sazí ve filtrech pevných částic
|
detail
Modelování záchytu sazí ve filtrech pevných částic
Nežádoucím vedlejším produktem spalovacích motorů jsou mimo jiné mikroskopické částečky sazí. K jejich odstranění slouží filtry pevných částic, které musejí být efektivní a zároveň bez výrazné tlakové ztráty. Využívá se polopropustných kanálků z porézního materiálu, které zajistí maximální filtrační účinnost za minimální tlakové ztráty. Emisní limity pro pevné částice se stále zpřísňují, a proto je nutné filtry průběžně zdokonalovat. Jako nástroj pro jejich optimalizaci se využívají počítačové simulace, díky kterým lze omezit nákladné experimenty. Tato práce se zaměřuje na simulace s pomocí 1D modelu filtru pevných částic, který na základě vstupních parametrů předpovídá tlakovou ztrátu a filtrační účinnost. Filtrace je vyhodnocena pomocí modelu jednotkových kolektorů, kdy je porézní stěna filtru popsána jako vrstva koulí o odpovídajícím průměru. V této práci ověřujeme přesnost těchto simulací srovnáním s výstupy z detailního 3D modelu, který využívá rekonstrukci skutečné morfologie porézní stěny filtru získanou z rentgenové tomografie.
|
23
|
Rostislav
Huňa
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Optimalizace potahování částic ve fluidním loži a redukce elektrostatického náboje
|
detail
Optimalizace potahování částic ve fluidním loži a redukce elektrostatického náboje
Úloha potahování částic pomocí fluidního lože významně roste pro účely personalizované medicíny a řízeného uvolňování léčiv ve farmaceutickém průmyslu, avšak tento citlivý proces je výrazně limitován tvorbou statické elektřiny. Elektrostatický náboj má vliv na aglomeraci dvou a více částic a znemožňuje kvalitní procesy potahování jednotlivých částic i sušení produktu. Tato práce se zabývá metodou redukce statické elektřiny během fluidace spočívající v přidání elektrolytu do nástřikového vodného roztoku polymeru. Částice potažené vodivými ionty se rychleji vybíjejí, čímž je zajištěna vysoká homogenita fluidace, nevytvářejí se hluchá místa a celý proces je tím stabilnější.
Pro účely této práce byly použity částice mikrokrystalické celulózy, které byly nastřikovány roztokem vzniklým z 5% w/w vodného roztoku polymeru HPMC E5 (hydroxypropylmethylcelulózy), do kterého byl následně přidán chlorid sodný (2, 3 a 4 % w/w). Metoda byla verifikována přípravou a následným srovnáním změřeného měrného náboje připravených formulací potažených různě koncentrovanými roztoky elektrolytu. Metoda zároveň umožnila potažení částic o původní velikosti pouze 100 µm, což doposud nebylo vzhledem k velkému poměru povrch/hmotnost, způsobujícího značné nabíjení, možné.
|
24
|
Bc.
Jan
Ižovský
|
M1
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Příprava a charakterizace koamorfních forem léčiva
|
detail
Příprava a charakterizace koamorfních forem léčiva
Koamorfní lékové pevné formy jsou tvořené kombinací dvou (či více) složek, z nichž jedna je účinná látka a druhá je koformer, které po úpravě tvoří homogenní amorfní systém. Tvorba koamorfních forem léčiva se ve farmaceutickém průmyslu stala velmi populární, kvůli své schopnosti zvyšovat rozpustnost a stabilitu výsledných forem. Tato práce je zaměřena na přípravu koamorfních forem léčiva a jejich následnou analýzu stanovující jejich rozpustnost ve vodném prostředí a kompozici. Přípravu koamorfní formy léčiva lze provést více způsoby, z nichž byla zvolena metoda přípravy pomocí šokového chlazení (quench cooling). Bylo připraveno několik koamorfních pevných forem, které byly následně charakterizovány pomocí několika metod jako je XRD, DSC a FTIR. Rozpustnost byla měřena pomocí kapalinové chromatografie (UPLC) a permeabilita za pomocí difúzní cely (UV/VIS). Získané výsledky poukazují na komplexní vliv procesních parametrů na rozpustnost, permeabilitu a kompozici.
|
25
|
Bc.
Jordan
Janák
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Screening polymerních membrán pro pervaporační dělení směsí methanolu a acetonitrilu
|
detail
Screening polymerních membrán pro pervaporační dělení směsí methanolu a acetonitrilu
Práce se zabývá porovnáním dat pervaporačních charakteristik (separační faktor, selektivita, koeficient propustnosti) série polymerních membrán pro dělení azeotrop-tvořící dvojice látek methanol – acetonitril. Pervaporační měření byla prováděna při třech různých teplotách (35, 45, 55) °C, analýza zásobního roztoku a permeátu byla prováděna metodou infračervené spektrometrie v plynné fázi. Studované polymerní membrány byly připraveny z triacetátu celulózy (CTA), kyseliny polymléčné (PLA), polysulfonu (PSU), poly(1-trimethylsilyl-1-propynu) (PTMSP), Matrimidu®, silikonového a polychloroprenového kaučuku (SR, CR). Dále byly charakterizovány komerčně dostupné membrány od firmy DeltaMem AG: organofilní (typ 4060) a hyrofilní (typy 4155 a 1265). Fyzikálně konzistentní model pervaporace zahrnoval model termodynamické neideality kapalné směsi. Zatímco klasickou úlohou je v případě pervaporace dělení směsí látek hydrofilních a organofilních, cílem této práce je nalezení možností pervaporativního dělení směsí hydrofilních (polárních) látek.
|
26
|
Jakub
Ježek
|
B3
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Experimentální validace simulace proudění v míchaném reaktoru
|
detail
Experimentální validace simulace proudění v míchaném reaktoru
Průmyslové návrhy míchaných nádob se stále častěji opírají o numerické simulace proudění. Ty umožňují optimalizovat návrh zařízení, vizualizovat tokové veličiny, identifikovat problematické oblasti nádoby a otestovat možnosti jejich odstranění. Pro standardní míchané nádoby je tento přístup dostatečně experimentálně ověřen a je tak považován za spolehlivý. Pro nestandardní konfigurace je však stále nutné výsledky simulací experimentálně validovat.
Práce navazuje na předchozí výzkum zaměřený na experimentální a numerické studium míchání v atypickém bioreaktoru s magneticky unášeným míchadlem. Režim proudění v reaktoru zasahuje jak do laminární, tak i turbulentní oblasti, v důsledku čehož dochází ke značným rozdílům mezi výsledky experimentů a simulací.
Nastavení simulací je tedy třeba kalibrovat proti detailním experimentálním datům. Tato data budou získána kombinací tří technik charakterizace proudění, konkrétně kolorimetrií, konduktometrií a particle tracking velocimetry (PTV). Práce prezentuje srovnání doby homogenizace stanovené sledováním průběhu rozmíchání stopovací látky technikami kolorimetrie a konduktometrie. Na datech je ukázáno, že tyto standardní techniky měření v atypické konfiguraci poskytují výrazně odlišné výsledky v důsledku tvorby stabilního středového víru.
|
27
|
Bc.
Jakub
Kamenický
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Softwarová modifikace programu pro stanovení linearity vodíkového senzoru
|
detail
Softwarová modifikace programu pro stanovení linearity vodíkového senzoru
V současné době není na trhu mnoho zařízení schopných měřit koncentraci vodíku v plynech a kapalinách s náležitou selektivitou a s přijatelnou odolností vůči podmínkám v provozu. Vodíkový senzor vyvíjený v Laboratoři sdílení hmoty vykazuje slibné výsledky jak v přesnosti měření, tak v odolnosti v provozu.
Vodíková sonda funguje na principu ampérometrie. Této elektroanalytické metody využívá i dříve vyvinutá kyslíková sonda, jež nalezla využití v jaderné elektrárně. Výhodou ampérometrické vodíkové sondy je, že oproti většině komerčně dostupných senzorů založených na tepelné vodivosti vykazuje výrazně vyšší selektivitu pro vodík, poskytuje prakticky okamžitou odezvu (časová konstanta v jednotkách sekund) a signál sondy je z fyzikálního principu měření lineární vůči koncentraci vodíku.
Tato práce je zaměřena na rozšíření řídicího software o modul ověření linearity signálu sondy přímo na měřícím zařízení. Předchozí vývoj byl zaměřen na software pro tlakovou a teplotní korekci velikosti měřeného signálu. Korekci bylo možné provést na základě experimentálního stanovení aktivační energie použité membrány. Všechny dílčí části byly implementovány do jednoho programu, který obsluhuje celé měřící zařízení sondy.
|
28
|
Bc.
Lukáš
Kamenský
|
M2
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Riadené uvoľňovanie liečiv z magnetolipozómov
|
detail
Riadené uvoľňovanie liečiv z magnetolipozómov
V súčasnosti je drvivá väčšina liečiv podávaná pacientom systémovo, kedy prítomnosť účinných látok v celom organizme podmieňuje ich potrebné vyššie dávky a zároveň možné vedľajšie účinky. Túto skutočnosť sa usiluje zmeniť koncept cieleného doručovania a riadeného uvoľňovania liečiv, ktorý by mohol priniesť zdravotné (minimalizácia nežiadúcich účinkov) aj ekonomické (minimalizácia potrebnej dávky) benefity. Ako vysoko potenciálne nosiče liečiv sú predstavené magnetolipozómy, submikrónové kompozity, kombinujúce magnetické nanočastice s lipozómami.
Práca študuje vlastnú prípravu magnetolipozómov, ich základné parametre a transportné vlastnosti. Diskutuje aj vzťahy medzi schopnosťou rádiofrekvenčného ohrevu a zložením, veľkosťou a koncentráciou magnetolipozómov v suspenzii. Ďalej sa zameriava na testovanie uvoľňovania modelovej liečivej látky, norfloxacínu (NFX), v reakcii na externý podnet a prináša výsledky prvých antimikrobiálnych testov.
Magnetolipozómy boli opakovateľne pripravené s rôznym zložením v rozpätí veľkostí 200 – 800 nm a s vysokým obsahom železa (0,1 – 0,3 mg/mg fosfolipidov). Úspešná enkapsulácia NFX a jeho riadené uvoľnenie unikátnym mechanizmom potvrdzuje teoretické využitie magnetolipozómov v terapeutickej praxi.
|
29
|
Adéla
Kavalová
|
B3
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Vývoj CFD modelu rozpadu paprsku tekutiny pro aplikaci v proudových čerpadlech
|
detail
Vývoj CFD modelu rozpadu paprsku tekutiny pro aplikaci v proudových čerpadlech
K atomizaci neboli rozpad paprsku tekutiny dochází, když se vysokorychlostní tekutina po průchodu tryskou potká s tekutinou relativně nehybnou. Při rozpadu paprsku strmě roste kontaktní povrch mezi tekutinami, což má významný vliv na rychlost přestupu tepla a hmoty. Tohoto jevu se využívá například u spalovacích motorů, sprejových sušáren či bezpečnostních hasících zařízení.
Přesný mechanismus atomizace však není zcela znám a jeho určení bylo a je předmětem mnoha studií. Z důvodu obtížně získatelných experimentálních dat je kladen důraz na doplnění informací pomocí numerických simulací.
Cílem této práce je vytvořit simulaci paprsku tekutiny za účelem studia mechanismu jeho rozpadu v proudových čerpadlech. Konkrétně byl vyvinut numerický model jednofázového turbulentního proudění v osově-symetrické geometrii. Hlavní část práce byla zaměřena na určení citlivosti modelu na simulační parametry, například na jemnost sítě, okrajové podmínky, či výběr modelu turbulence .
V navazující práci použijeme získané zkušenosti ke konstrukci složitějších modelů jako jsou modely s dvoufázovým prouděním, trojrozměrnou geometrií či LES přístupem k turbulenci.
|
30
|
Bc.
Filip
Keller
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Predikce mechanických vlastností biopolymerů na bázi kyseliny hyaluronové
|
detail
Predikce mechanických vlastností biopolymerů na bázi kyseliny hyaluronové
Biopolymery na bázi hyaluronanu budou v budoucnosti hrát stále důležitější roli v náplastech a obvazech urychlujících proces hojení ran a v mnoha dalších medicínských a farmaceutických aplikacích. Hyaluronan se přirozeně vyskytuje v mezibuněčné hmotě a je významnou složkou kožní tkáně.
Tato práce se zabývá možností predikce mechanických vlastností porézních filmů vyrobených z derivátů kyseliny hyaluronové v závislosti na jejich vnitřní struktuře. Cílem je pomocí metody diskrétních elementů (DEM) matematicky modelovat mechanické namáhání a graficky znázornit závislost relativního prodloužení materiálu na působícím mechanickém napětí (tzv. stress-strain diagram) až do zborcení jeho struktury. V uměle generovaných modelech vzorků, na nichž jsou provedeny simulace, jsou póry v materiálu rozloženy geometricky pravidelně. Výsledky analýzy závislosti relativního prodloužení na mechanickém napětí jsou následně porovnány mezi sebou. Dalším krokem je modelování porézní struktury, která byla získána z konfokálního mikroskopu při charakterizaci výrobních vzorků filmů z hyaluronanu vyrobených ve firmě Contipro. Konečným cílem práce je validovat predikované stress-strain křivky s diagramy naměřenými ve firmě na reálných vzorcích.
|
31
|
Matyáš
Khýr
|
B2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Verifikace a aplikace dynamického řešiče pro neizotermní reaktivní proudění
|
detail
Verifikace a aplikace dynamického řešiče pro neizotermní reaktivní proudění
Více než 80 % produktů světového chemického průmyslu je vyráběno za přispění heterogenně katalyzovaných reakcí. A ať už se jedná o oxichloraci ethylenu prováděnou v trubkovém reaktoru plněném Raschigovými kroužky nebo o konverzi znečišťujících plynů v katalytických filtrech výfukových systémů automobilů, je dostupnost přesných, verifikovaných a validovaných modelů heterogenně katalyzovaných reaktorů stěžejní pro návrh a optimalizaci těchto procesů. Cílem naší práce je připravit sérii modelových úloh k verifikaci klíčových komponent našeho dříve vyvinutého konečně-objemového řešiče pro přímou numerickou simulaci neizotermních dějů probíhajících v katalytických reaktorech. Konkrétně jsme se zaměřili na spojení vnitřního transportu hmoty a tepla uvnitř porézních médií s vnějším transportem v proudícím plynu a na představení modelové aplikace.
|
32
|
Marek Martinian
Kolátor
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Změna mikrostruktury filtru pevných částic při opakované regeneraci
|
detail
Změna mikrostruktury filtru pevných částic při opakované regeneraci
Znečištění ovzduší je jedním z největších problémů dnešní společnosti. Dopravní sektor stále produkuje velké množství emisí. Moderní automobily redukují vypouštěné množství škodlivých látek do ovzduší pomocí filtrů pevných částic s katalytickou vrstvou. Toto zařízení kombinuje schopnost katalyzátoru snížit plynné emise s funkcí filtru pevných částic. Optimální nanesení katalytické vrstvy do filtru je kritické pro správnou funkci. Musí co nejlépe zachovat nízké tlakové ztráty a současně vysokou filtrační účinnost a konverzi škodlivin během celého životního cyklu. Při jízdě je ovšem filtr pevných částic zanášen sazemi. Aby se předešlo ucpání, provádí se regenerace, jejímž cílem je spálit nahromaděné pevné částice při zvýšené teplotě. Vysoká teplota však může vyvolat změny v mikrostruktuře katalytické vrstvy a způsobit její deaktivaci. Vzorky katalytických filtrů s různou počáteční mikrostrukturou byly v laboratoři za kontrolovaných podmínek vystaveny zvýšené teplotě při regeneraci byl reprodukován a vliv na morfologii katalytické vrstvy byl vyhodnocen pomocí snímků z rastrovacího elektronového mikroskopu.
|
33
|
Bc.
Anna
Kovárnová
|
M1
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Redukce řádu modelu v konvekcí řízených systémech
|
detail
Redukce řádu modelu v konvekcí řízených systémech
V průmyslu i inženýrské praxi jsou značně rozšířené systémy řízené konvekcí, v provozech typu usazování či fluidace pak systémy typu tekutina-částice. Simulace těchto sytémů ale kladou vysoké nároky na potřebný výpočetní čas, což komplikuje jejich využití při optimalizaci či řízení procesů. Jedním z nástrojů umožňujících snížit výpočetní náročnost opakovaného vyhodnocování modelů se změnou parametrů jsou techniky redukce řádu modelu. Klasické metody redukce typu vlastní ortogonální rozvoj (POD) kombinovaný s Galerkinovou projekcí (GP) ale pro systémy s konvekcí nelze efektivně využít, neboť se tyto systémy nedají aproximovat superpozicí několika málo v čase neměnných prostorových módů. Systémy tekutina-částice zase většinou nelze popsat jednou soustavou parciálních diferenciálních rovnic, což znemožňuje použití GP. V této práci sledujeme dva cíle, (i) zavést časově závislý transportní operátor, po jehož aplikaci konvekcí řízený systém přechází do stojatého stavu a POD tak lze užít daleko efektivněji, a (ii) nahradit GP umělou neuronovou sítí, která dává jako výstup redukovaný model spojitý v čase. Vyvíjená metoda je ilustrována na příkladech z výpočetní dynamiky tekutin, se zaměřením na systémy tekutina-částice s rotací, kde byl v poslední době proveden největší posun.
|
34
|
Bc.
Karel
Kubeš
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Enhancing the effectivity of electrodynamic dust shield with polymeric layers
|
detail
Enhancing the effectivity of electrodynamic dust shield with polymeric layers
The so-called electrodynamic dust shield (EDS) is a technology that uses an electric field to repel charged particles. It was invented to keep the surfaces of vulnerable devices in space clean. Unlike the highly charged particles in space, terrestrial dust particles carry smaller to no charge, as they are, for example, not exposed to direct space rays. The fundamental idea of this work is to intensify the charge on deposited dust particles using the triboelectric effect so that the dust shield would be more applicable to Earth conditions. We studied the behavior of sand particles on four different polymer layers prepared by electrospraying. Charging was carried out using a 3D-printed charging cell and vibrational apparatus and evaluated using a Faraday cup with an electrometer. The results showed that polystyrene and polymethylmethacrylate could be utilized in terrestrial EDS due to their durability and ability to reliably charge the sand particles to one polarity. For the next part of the research, we constructed an EDS prototype to confirm the concept's functionality. Using a 3D-printed cage, we fitted prepared polymer layers on the electrode and studied the repulsion of adhered dust. In the future, the completed improvement could find great use in the photovoltaic industry.
|
35
|
Bc.
Lucie
Kubíčková
|
M2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Affordable turbulence modelling with immersed boundary method
|
detail
Affordable turbulence modelling with immersed boundary method
Immersed boundary method (IBM) is a simulation approach used in computational fluid dynamics. The core idea is that the simulated part geometry is not directly represented via a complex conforming computational domain, but it is projected onto a simple domain by a scalar field (λ) and adjustment of governing equations. Thus, the time spent on mesh generation is substantially reduced. It is advantageous to use the IBM in geometry optimizations, where having a single mesh and updating only the scalar field allows for a massive optimization speed-up. Nonetheless, there is a problem with simulation of the fluid behavior in the boundary layer near the immersed walls. In general, this problem can be solved by a mesh refinement close to the IB. However, this destroys the mesh independence on the specific geometry. Moreover, the more turbulent the flow is the finer mesh is required and the simulation time rapidly increases making any optimization unaffordable. Hence, in this work, we aim to avoid this problem by using established turbulence models where the turbulent behavior is approximated using closure variables and specific boundary conditions, wall functions (WFs). The main contribution of the work lies in design and implementation of the wall functions into our custom IBM variant.
|
36
|
Richard
Lego
|
B3
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Kapacitní deionizace v systémech s nanostrukturovanými elektrodami
|
detail
Kapacitní deionizace v systémech s nanostrukturovanými elektrodami
V sušších oblastech Země, kde je nedostatek sladké vody (koncentrace soli < 1 g/L), se dá po určitém zhodnocení využít voda slaná (koncentrace soli ~35 g/L). Zhodnocení slané vody spočívá mimo jiné ve snížení koncentrace soli na hladinu sladké vody, což může být provedeno například kapacitní deionizací (KDI).
KDI je rychle se rozvíjející elektrokinetická separační metoda uplatňovaná při deionizaci roztoků, jako je například slaná nebo odpadní voda. Spočívá v umístění vnějšího napětí mezi elektrody, mezi kterými se nachází roztok s rozpuštěnými ionty. V důsledku protékajícího elektrického proudu mezi elektrodami migrují rozpuštěné ionty k jedné či druhé elektrodě, kde se dočasně uloží, a ze zařízení odtéká deionizovaný roztok.
Motivací pro KDI je její energetická úspornost oproti rozšířeně používané reversní osmóze při deionizaci zředěnějších roztoků, jako je například brakická voda (koncentrace soli ~1-10 g/L). Na druhou stranu, nevýhodou KDI je neschopnost separovat nenabité složky v roztoku.
Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout a sestrojit zařízení pro KDI brakické vody s využitím nanostrukturovaných elektrod, pomocí kterého lze studovat děje přítomné při KDI a testovat vliv různých nanomateriálů a procesních nastavení na účinnost zařízení.
|
37
|
Bc.
Kryštof
Majer
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Inženýrská aplikace pro stanovení reakční kinetiky tepelného rozkladu pevných materiálů
|
detail
Inženýrská aplikace pro stanovení reakční kinetiky tepelného rozkladu pevných materiálů
Matematický model šíření předpovídá průběh požáru, čímž umožňuje navrhovat bezpečnostní opatření v situacích, kdy není možné provedení požární zkoušky, případně snížit počet těchto finančně nákladných zkoušek. Model šíření požáru vyžaduje zadání značného množství vstupních parametrů. Tyto parametry, jako jsou fyzikální a tepelné vlastnosti hořících materiálů, ale i kinetika jejich hoření, by měly vycházet z co nejpřesnějších vstupních dat. Právě popis kinetiky rozkladu hořících materiálů je velmi obtížný, ovšem naprosto zásadní pro přesný model hoření. Při rozkladu velké části pevných materiálů dochází k příliš vysokému počtu navzájem se ovlivňujících reakcí, jejichž popis je potřeba zjednodušit pro využití v matematických modelech. K tomuto účelu se nejčastěji celý rozklad popíše pouze jednou fiktivní reakcí pro každou významnou složku ve zkoumaném materiálu.
V rámci této práce je představena vytvořená počítačová aplikace, umožňující rychlé vyhodnocení zjednodušených reakčních schémat tepelného rozkladu, a dále popis jednotlivých reakcí pomocí konstant Arrheniovy rovnice. Jako vstupní data aplikace využívá experimentálně naměřená data z termogravimetrické analýzy. Aplikace byla vytvořena v programovacím jazyce Python a disponuje grafickým rozhraním pro usnadnění použití.
|
38
|
Bc.
Jan
Moravčík
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Vliv fyzikálních a procesních parametrů na průběh potahování částic ve fluidním loži
|
detail
Vliv fyzikálních a procesních parametrů na průběh potahování částic ve fluidním loži
Řízené uvolňování léčiv patří k velkým výzvám současného farmaceutického průmyslu. K řízenému uvolňování mohou být například použity potahované vícevrstvé částice vyrobené ve fluidním loži vybaveném Wursterem. Podle nastavení horního nebo spodního nástřiku probíhá proces sušení, aglomerace nebo potahování částic. Proces potahování probíhá ve velmi úzkém intervalu provozních podmínek (mezi aglomerací a sušením), který je velmi citlivý a vzájemná závislost parametrů způsobí, že i malá změna může celý proces narušit. Pro aglomeraci je typické využití horní trysky, ale dochází k ní i při použití spodní trysky, přičemž proces ovlivňují: rychlost rozstřiku roztoku, teplota a rychlost proudění vzduchu, viskozita a pojivové vlastnosti roztoku. Navzdory mnoha studiím není možné přesně určit mezní procesní podmínky mezi potahováním a aglomerací částic. Pro přesnější určení závislosti je třeba rozšířený sběr procesních dat a parametrů roztoků a materiálů. Cílem této práce je proměřit jednotlivé závislosti, a také hraniční podmínky mezi potahováním a aglomerací. Na závěr budou vyrobeny ukázkové částice a provedeny testy jejich rozpustnosti.
|
39
|
Bc.
Oliver
Nagy
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Kombinované lipidické a porézní nosiče léčiv
|
detail
Kombinované lipidické a porézní nosiče léčiv
V dnešní době je v některých aplikacích třeba podávat léčiva lokálně, neboť intravenózní a perorální podání mají řadu nežádoucích efektů, jako například systémový efekt, vyšší spotřebu účinné látky, nebo kratší dobu působení. Tento projekt se zabývá vývojem a charakterizací nové lékové formy na bázi porézního nosiče kombinovaného s lipidickou vrstvou. Vyvíjený materiál je charakteristický kontrolovatelnou kinetikou vylučování účinné látky a jeho potenciální aplikace na místo určení je jednoduchá a rychlá.
Cílem této práce je návrh, příprava, charakterizace, a předpověď faktorů, které mají vliv na kinetiku vylučování léčiva a samotnou přípravu lékové formy. Všechny zjištěné parametry by měly přispět k vytvoření metodologie přípravy nové pevné lékové formy pro lokální aplikaci s řízenou kinetikou vylučování léčiva.
Doposud bylo připraveno a následně charakterizováno několik různých porézních forem fosforečnanu vápenatého (vybrán pro svou biokompatibilitu), jež byly potaženy fosfolipidy s příměsemi a léčivem (antibiotikum doxycyklin-hyklát). Vytvořené lékové formy byly podrobeny disolučním testům. Tyto testy v závislosti na porozitě matrice a volbě substrátů vykazovaly různou kinetiku vylučování, což ukazuje na možnosti přípravy této lékové formy s on-demand vylučovací kinetikou.
|
40
|
Bc.
Kateřina
Neubergerová
|
M1
|
Argyro Chatziadi
|
New coamorphous drug formulations of enzalutamide
|
detail
New coamorphous drug formulations of enzalutamide
Nowadays, approximately 40 % of marketed drugs exhibit poor water solubility. Since most of them are administered orally, their solubility in gastric and intestinal fluids is crucial for biological activity. Several promising approaches have been introduced to improve dissolution properties, e.g., amorphization. Nevertheless, its use is limited due to the thermodynamic instability of prepared systems.
To overcome this disadvantage coamorphous systems have been introduced. In these systems, a drug and small organic compounds form an amorphous mixture stabilized by intermolecular interactions. Thus, the systems exhibit higher stability and enhanced dissolution rate compared to the individual components.
The aim of this work was screening and preparation of coamorphous formulations by vibrational ball milling. Enzalutamide, a poorly water-soluble drug commercially used for prostate cancer treatment, was combined with various coformers. Four new coamorphous forms were found and further analyzed by differential scanning calorimetry and infrared spectroscopy. The dissolution behavior of those systems in aqueous solution is studied. Results will be compared to crystalline and amorphous enzalutamide to prove that the coamorphous provide a dissolution advantage.
|
41
|
Michal
Neuwirth
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Příprava kompozitních nosičů léčiv v průtočném systému
|
detail
Příprava kompozitních nosičů léčiv v průtočném systému
Jedním z problémů nových léčiv je jejich špatná rozpustnost ve vodě, což má za následek nutnost větší dávky, která zvyšuje riziko vedlejších účinků. Snížení dávky se dá docílit použitím amorfní formy těchto léčiv, která je více rozpustná než jejich krystalická forma a využitím nano-nosičů léčiv. Mezi nejpoužívanější nano-nosiče patří liposomy.
Nevýhoda liposomů spočívá v jejich malé kapacitě pro hydrofobní látky. Zvýšení kapacity lze dosáhnout využitím kompozitního nosiče, kde se léčiva adsorbují do pórů nanočástic oxidu křemičitého, místo aby se adsorbovala na stěnu liposomu a do jeho vodné kavity. Nanočástice SiO2 se poté obalí liposomem, který zabrání předčasnému uvolnění léčiv. Takto připravené kompozitní částice se nazývají LCSNs (lipid coated silica nanoclusters).
Předešlý výzkum LCSNs dokázal vylepšit vsádkovou přípravu, ta ale stále nabízí pouze úzké parametrické okno pro přípravu, proto se nabízí průtočné systémy.
Cílem práce je připravit LCSNs v průtoku, kdy se v principu jedná o antisolventní precipitaci modifikovanou pro LCSNs. Důležitými předpoklady jsou správně zvolené parametry, které se zjistí experimentálně.
|
42
|
Bc.
Viet Tomáš
Nguyen
|
M1
|
Ing. Edyta Paula Adrián, Ph.D.
|
Mikroskopické strukturování povrchů pro tkáňové inženýrství/Microscopic surface patterning for tissue engineering applications
|
detail
Mikroskopické strukturování povrchů pro tkáňové inženýrství/Microscopic surface patterning for tissue engineering applications
With the rapid advancement of technologies and studies of different kinds, humankind has been able to benefit from such progress. One of the most prominent examples of this progress would be the improvement of living standards and medical treatments that enable one to live a longer and healthier life compared to what was only a few decades ago. However, not even modern medicine has solutions for diseases that damage organs to such an extent, that the only way to save a patient is to have the affected organs replaced by transplanting a new organ, from a donor.
To tackle the shortage of organs and tissues from donors, many have been putting their hopes into tissue engineering. As all of the tissue engineering applications require a vast number of healthy cells, numerous studies regarding cell culture have been conducted in order to improve their quality, viability and functionality. Generally, cells are cultivated on flat petri dishes and laboratory flasks. Nonetheless, it has been proven that cells show better proliferation on substrates with surface patterning.
Thusly, this work focuses on preparation of surfaces with microscopic surface patterning enhancing cell proliferation and differentiation.
|
43
|
Adéla Eva
Novotná
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Hydrogelové mikrorotory
|
detail
Hydrogelové mikrorotory
Předmětem mého projektu je experimentálně prozkoumat rotaci hydrogelových mikrorotorů okolo jejich vlastní osy a následně navrhnout mechanismus jejich rotace ve spolupráci s UTIA.
Předmětné mikrorotory jsou objekty o velikosti desítek mikronů schopné rotovat při opakovaném smršťování a rozpínání. Sestávají se z termoresponzivního hydrogelu obsahujícícho zlaté nanočástice, a jsou vyráběny pomocí tzv. stop flow litografie. Rotor má tvar kříže se zahnutými rameny, je tedy chirální ve 2D – pravo- či levotočivý. Při vystavení pulzu světla dochází k reverzibilnímu smrštění a rozepnutí a následkem tohoto dojde k pootočení rotoru okolo osy. Směr rotace není pevně dán chiralitou rotoru, ale je možno ho ovlivnit délkou pulzu osvitu laserem. Cílem práce je nejen určit geometrické (počet a zahnutí ramen) a experimentální (délka pulzu) parametry, ovlivňující rychlost a směr rotace, ale také zkusit alespoň kvalitativně popsat mechanicky princip rotace, který v tuto chvíli není zřejmý.
Již dříve byl skupinou dr. Řehoře vyvinut obdobný mikrorobot, vykonávající translaci, tudíž rotace představuje fundamentálně komplementární mód pohybu. Takovéto mirorotory by mohly sloužit jako čerpadla či ventily v mikrofluidních zařízeních, či by mohly být využity pro manipulaci a třídění buněk.
|
44
|
Bc.
Nina
Nováková
|
M1
|
doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Tvorba vezikulárních struktur v systému dekanol-dekanoát sodný v přítomnosti solí
|
detail
Tvorba vezikulárních struktur v systému dekanol-dekanoát sodný v přítomnosti solí
Systém dekanol-dekanoát sodný byl zkoumán v Laboratoři chemické robotiky v přítomnosti solí vyvolávajících různé jevy, mezi které můžeme řadit růst myelinových figur při morfologických změnách kapky dekanolu. Myelinové figury jsou vysoce viskózní válcovité struktury, které vyrůstají na nestabilním dynamickém rozhraní. Příčina jejich růstu nebyla dodnes zcela objasněna. Mezi hlavní vysvětlení jejich růstu patří řízená difúze povrchově aktivních látek v roztoku vyvolávající osmotický stres, hydratační gradient na planárních dvojvrstvách či například elastická nestabilita dvojvrstev. Při studii myelinových figur byla pozorována i tvorba vezikulárních struktur v závislosti na přidané soli do systému. Vezikulární struktury hrají důležitou roli v biologických systémech a jsou předmětem řady chemických výzkumů, a to převážně za účelem potenciálního transportu a skladování látek. Cílem této práce je provedení systematické studie systému dekanol-dekanoát sodný v přítomnosti solí, a to konkrétně při tvorbě vezikulárních struktur a navrhnutí vhodného experimentálního uspořádání.
|
45
|
Bc.
Kateřina
Nyklíčková
|
M2
|
Ing. Petr Stavárek, Ph.D.
|
Vliv geometrických parametrů 3D strukturovaného lože zkrápěného reaktoru z pohledu dvoufázového toku
|
detail
Vliv geometrických parametrů 3D strukturovaného lože zkrápěného reaktoru z pohledu dvoufázového toku
Třífázové reaktory se zkrápěným ložem mají významné využití v oblasti heterogenní katalýzy. Struktura pevného lože, skrze které proudí plyn a kapalina, je důležitá z hlediska hydrodynamiky dvoufázového toku. V průmyslu jsou běžně používána lože tvořená z náhodně sypaných částic, jejichž výhodou je jednoduchá instalace a výměna v reaktoru, ovšem díky nerovnoměrné distribuci tekutiny dochází ke špatnému vedení tepla a vysoké tlakové ztrátě. Tyto nežádoucí efekty by mohly být eliminovány přesně definovanou strukturou lože. Díky současným možnostem 3D tisku lze takovéto struktury s přesností na desetiny milimetru vyrobit. Tato práce se zabývá studiem periodicky se opakujících otevřených struktur (POCS) jako možnými nosiči katalyzátoru. V rámci práce byl doposud studován parametrický soubor deseti POCS struktur, u nichž byly měněny parametry jako šířka vzpěr, či velikost buněk, s důrazem na zachování podobné hodnoty porozity. Hydrodynamické vlastnosti (tlaková ztráta, zádrž kapaliny) jsou porovnány s daty pro náhodně sypané částice (kuličky, válečky), které při přibližně stejném specifickém povrchu a porozitě dosahují až několikanásobných hodnot tlakové ztráty. Dále se práce zaměřuje na predikci tlakové ztráty a zádrže kapaliny pro tyto struktury pomocí vhodných empirických korelací.
|
46
|
Bc.
Klára
Odehnalová
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Nová metoda pro současné určení permeačního a partičního koeficientu s využitím liposomů
|
detail
Nová metoda pro současné určení permeačního a partičního koeficientu s využitím liposomů
Permeace je jedním z klíčových parametrů biodostupnosti léčiv, jelikož je součástí nejen vstřebávání léčiv při různé aplikaci (perorální, transdermální, inhalační), ale i při následné distribuci v lidském těle. Permeace je tudíž již intenzivně zkoumána a existuje mnoho simulačních, výpočetních i experimentálních metod pro stanovení permeability. Dosavadní známé experimentální metody probíhají však pouze přes velmi malý povrch (cm2), a proto neexistuje doposud experimentální metoda pro stanovení permeability pomalu-permeujících látek. Jelikož tenké střevo má povrch desítky m2, je důležité sledovat i tyto látky. Zároveň neexistuje metoda pro současné stanovení permeačního a partičního koeficientu.
Tato práce se zabývá vývojem nové experimentální metody pro současné stanovení permeability a partičního koeficientu pomalu-permeujících látek. Byl nalezen vhodný experimentální systém (liposomy) a vhodné podmínky pro naměření experimentálních dat. Poté byl navržen model, který byl použit na naměřená experimentální data a byla pomocí něj určena permeabilita a partiční koeficient. S využitím této metody byl zkoumán také vliv přidání jiné látky na tyto veličiny. Na závěr bylo prokázáno, že je tato metoda vhodná i pro sledování a měření takzvaného „permeation enhancementu“.
|
47
|
Dalimil
Ott
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování a optimalizace průmyslové výroby kyseliny poly(mléčné)
|
detail
Modelování a optimalizace průmyslové výroby kyseliny poly(mléčné)
Kvůli jejich environmentální perzistenci a problematické recyklovatelnosti se pro tradiční plasty (polyolefiny, polystyren aj.) v posledních letech intenzivně hledají kompostovatelné alternativy. Jednou z nejslibnějších je poly(mléčná) kyselina, PLA. Jedná se o polyester, termoplast, vyráběný z biomasy, např. škrobu. Tento je enzymatickou glykolýzou štěpen v jednotky glukózy, z nichž je mléčnou fermentací získávána kyselina mléčná, ta je následnou předpolymerací, resp. kondenzací, přeměněna v její cyklický dimer laktid, který je nakonec pomocí tzv. polymerace za otevření kruhu (ROP, ring‑opening polymerization) přeměněn v polymer PLA. Jedním z důvodů, proč se PLA zatím průmyslově neprodukuje v tak velkém měřítku, jsou její nedostatečné aplikační vlastnosti.
Tato práce pojednává o optimalizaci průmyslové výroby PLA procesem ROP s využitím matematického modelování. Navazuje na již vzniklý výpočetní model, který dále rozvíjí pro praktičtější účely jeho vlastní aplikace zahrnutím globálně-optimalizačního algoritmu, jenž umožňuje nalézt vhodné podmínky a recepturu polymerace tak, aby bylo na konci reakce dosaženo maximální konverze monomeru a zároveň předem zadaných kýžených molekulárních vlastností polymeru (střední molekulová hmotnost a polydisperzita).
|
48
|
Bc.
Eliška
Pazderková
|
M2
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Porovnání interakcí hyaluronanu a jeho derivátů s hovězím a lidským sérovým albuminem
|
detail
Porovnání interakcí hyaluronanu a jeho derivátů s hovězím a lidským sérovým albuminem
Sérové albuminy jsou nejhojněji zastoupenými proteiny v krevním řečišti. Mimo krevní sérum se vyskytují značně také v synoviální tekutině či kůži, kde se současně hojně vyskytuje i hyaluronan. Sérové albuminy jsou transportní proteiny s bohatým zastoupením kladně i záporně nabitých funkčních skupin a hydrofobních domén, což umožňují interakci s širokou škálou molekul. Hyaluronan je biopolymer, který se přirozeně vyskytuje v lidském těle a pro své unikátní fyzikálně-chemické vlastnosti je používán za terapeutickými a kosmetickými účely. Studium interakce mezi sérovými albuminy a hyaluronanem je klíčové pro pochopení toho, co se s hyaluronanem děje po jeho aplikaci do různých částí těla. Běžně se pro podobné studie používá hovězí sérový albumin, který je považován za homolog lidského sérového albuminu, ačkoli se tyto proteiny shodují jen ze zhruba 75.8 %. Z tohoto důvodu je třeba se detailněji podívat na rozdíly v interakcích mezi hovězím a lidským sérovým albuminem. Kromě nativního hyaluronanu bude studována interakce i s jeho hydrofobně modifikovanými deriváty.
|
49
|
Bára
Pinčáková
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Undulační pohyb hydrogelových mikroplavců
|
detail
Undulační pohyb hydrogelových mikroplavců
Cílem mojí práce je experimentální vytvoření hydrogelových mikroplavců, kteří by byli schopní se pohybovat ve vodném roztoku prostřednictvím undulačního pohybu. Schopnost vyrobit malé pohyblivé roboty, kterým dokážeme přiřadit různé funkce v mikrofluidních systémech by se jednou dala použít v bioinženýrství, mikrofluidice a mikrovýrobě. Obor mikrorobotiky dlouhodobě usiluje o napodobení mikroorganismů, které se mohou lehce pohybovat ve vodném prostředí a zároveň na něj reagovat, avšak robot složený z pevných součástek o velikosti mikrometrů není v takovém prostředí životaschopný. Zkoumaní mikroplavci jsou objekty o velikosti několik desítek mikronů, které vyrábíme pomocí tzv. stop-flow litografie (SFL). Část robota je tvořená z termoresponzivního hydrogelu obsahující nanočástice zlata, která se při fototermickém zahříváním laserem reverzibilně smršťuje. Každé smrštění způsobí pohyb dvou elastických ramen, které jsou na jedné straně spojené právě tímto hydrogelem. Podařilo se mi prokázat, že při vhodném složení, kompozici a délky pulzu laserem ramena vykonávají undulační pohyb, který je nereciproční a tudíž způsobuje dopředný pohyb mikroplavce. Experimenty probíhají zatím pouze na dně, ale bude následovat prověření pohybu mirkoplavce, který se bude vznášet v roztoku.
|
50
|
Bc.
Matouš
Polák
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv stárnutí na aktivitu katalytických filtrů pevných částic
|
detail
Vliv stárnutí na aktivitu katalytických filtrů pevných částic
V automobilovém průmyslu jsou vyvíjeny technologie sloužící ke snižování toxických složek výfukových plynů tak, aby účinnost těchto zařízení byla co nejvyšší a byly splněny i ty nejpřísnější legislativní předpisy. Pro čištění výfukových plynů se v dnešní době nejčastěji využívají katalytické filtry pevných částic. Jedná se o zařízení schopná zachytávat jak pevné částice, tak i katalyticky přeměňovat škodlivé plynné složky (zejména oxid uhličitý, oxidy dusíku a zbytky nespálených uhlovodíků) na zdravotně nezávadné látky (voda, dusík a oxid uhličitý). Katalytické filtry pevných částic jsou v automobilech vystavovány extrémním podmínkám, a je proto důležité, aby během provozu nedocházelo k nevratnému snížení katalytické aktivity. Tato práce se zaměřuje na hlavní faktor ovlivňující stárnutí katalytického filtru pevných částic, kterým je vliv vysoké teploty a s tím související nežádoucí růst velikosti katalyticky aktivních nanočástic (slinutí), které vede ke ztrátě aktivních center. Cílem práce je nalezení takových provozních podmínek, které umožní oxidaci sazí a zároveň omezí deaktivaci katalyzátoru.
|
51
|
Bc.
Maximilián
Prachár
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Optimalizácia výroby lipidickej liekovej formy
|
detail
Optimalizácia výroby lipidickej liekovej formy
Viac ako 60% nových farmaceuticky účinných látok vykazuje slabú rozpustnosť vo vode, ktorá je príčinou ich nízkej bio-dostupnosti a taktiež je prítomný food-effect, kedy je vstrebateľnosť liečiva premenlivá s príjmom potravy. Inovatívna lipidická lieková forma na princípe liquid marbles (tekutých guličiek) je schopná tieto problémy minimalizovať, ako už bolo dokázané v in vivo štúdiách. Ako spôsob výroby bol na VŠCHT vyvinutý prístroj Kuličkomat (Spheromat). V rámci predchádzajúceho výskumu bola vykonaná rozsiahla parametrická štúdia laboratórnej verzie tohto zariadenia, ktorej výsledky boli publikované. Ďalší logický krok na ceste od výskumu po uplatnenie technológie na trhu je presun výskumu na scale-up zariadenia.
Cieľom tejto práce bolo optimalizovať výrobu na poloprevádzkovej verzii zariadenia, aplikovať predošlé poznatky na novú technológiu produkcie, určiť optimálne výrobne parametre a validovať konzistenciu výroby. Potvrdilo sa, že optimalizovaná poloprevádzková verzia zariadenia Kuličkomat je schopná výroby tejto lipidickej liekovej formy požadovanej kvality a konzistencie. Výsledky tejto práce budú uplatnené v rámci univerzitného spin-offu MarbleMat zameraného na vývoj a výrobu lipidických formulácii pre farmaceutické a potravinárske použitie.
|
52
|
Bc.
Martin
Roudný
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Příprava kompozitních částic nanokrystalů a liposomů
|
detail
Příprava kompozitních částic nanokrystalů a liposomů
Účinnost podaného léčiva se odvíjí od jeho biodostupnosti, tedy množství, které je schopno přejít do krevního oběhu a zde dále působit. Ta je ovlivněna mnoha faktory, počínaje cestou podání léku a jeho formulací, přes aktuální stav pacienta až po fyzikálně-chemické vlastnosti samotné účinné látky jako její permeabilita a rozpustnost. Převážná většina účinných látek je ve vodě špatně rozpustná, a proto je vyvíjena značná snaha rozpustnost těchto léčiv zvýšit. Toho může být dosaženo formulací účinných látek do nanokrystalů, přičemž je zvýšením poměru povrch-objem a snížením ekvivalentního poloměru částice dosaženo zvýšení rozpustnosti. Současně lze nanokrystaly použít v kombinaci s liposomy, které pomocí svojí fosfolipidové dvouvrstvy poskytují zapouzdřeným nanokrystalům tzv. „gate-keeping“ efekt, a tak zpomalují uvolňování zapouzdřeného léčiva.
Tématem této práce byla příprava kompozitních částic liposomů a nanokrystalů pro léčiva ivacaftor, tadalafil a irinotecan. Nejprve byly z vybraných fosfolipidů připraveny liposomy a jednotlivé účinné látky namlety na nanokrystaly technikou mokrého mletí. Jejich následnou koextruzí došlo k zapouzdření nejmenších krystalků a porovnáním disoluce odlišně formulovaných účinných látek byly zjištěny makroskopické vlastnosti tohoto systému.
|
53
|
Adam
Sedlačík
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Zinko-vzduchové prietokové batérie; úskalie depozície zinku
|
detail
Zinko-vzduchové prietokové batérie; úskalie depozície zinku
Pomaly ale isto ľudstvo dospieva do obdobia, keď potrebuje hľadať ekologické a lacné riešenia problémov pre čoraz viac technológií. Pre batérie sa ako jedno zo sľubných riešení ponúkajú zinko-vzduchové prietokové batérie (ZVPB). Ukladanie energie v týchto batériách je uskutočnené elektrolytickým vylučovaním zinku zo zinočnatých iónov rozpustených v alkalickom roztoku KOH. Jedným z hlavných problémov, ktoré ovplyvňujú životnosť ZVPB, je nehomogénna depozícia zinku pri nabíjaní batérie. V predchádzajúcom výskume bolo zistené, že sa Zn v alkalickom prostredí deponuje v 3 rôznych morfológiách, pričom najvhodnejšou morfológiou pre účely ZVPB je kryštalická štruktúra, kvôli nízkej pórovitosti a dobrej priľnavosti k substrátu. Cieľom mojej práce je stanoviť rozmedzie prúdových hustôt pre kryštalickú štruktúru na rozličných substrátoch. Depozícia zinku z prúdiaceho alkalického elektrolytu prebiehala v galvanostatickom režime a nadeponované vrstvy boli následne analyzované pod SEM na základe metodiky vyvinutej v našom laboratóriu. Týmto spôsobom bola vykonaná séria experimentov pri zvýšenej teplote 40 °C na rôznych depozitných substrátoch (niklu, medi a dvoch upravených uhlíko-polymérnych kompozitoch). Porovnaním získaných výsledkov určíme, ktorý substrát je najvhodnejší na deponovanie.
|
54
|
Bc.
Zbyněk
Semerád
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv přítomnosti sazí na katalytickou aktivitu filtru pevných částic
|
detail
Vliv přítomnosti sazí na katalytickou aktivitu filtru pevných částic
Jedním z klíčových parametrů spalovacího automobilu je množství produkovaných emisí. Evropská unie prostřednictvím emisních norem omezuje jak množství plynných emisí, tak množství a počet produkovaných pevných částic. Jedním ze zařízení redukujících tyto emise je katalytický filtr pevných částic, který filtruje pevné částice, a zároveň katalyzuje probíhající reakce. Během provozu dochází k produkci sazí, které se zachytávají i na katalytické vrstvě filtru, a tím mohou ovlivňovat průběh reakcí. Ke studii tohoto jevu je využita 3D struktura reálného katalytického filtru pevných částic získaná na základě dat z rentgenové tomografie. Struktura je poté převedena na výpočetní síť, a v programu OpenFOAM využita k modelování toku, filtrace a probíhajících reakcí. V prezentované simulační studii je diskutován vliv přítomnosti a rozmístění sazí na konverzi oxidace CO. Na obrázcích níže je černě zobrazena vrstva sazí vytvořená pomocí simulace toku a filtrace (obrázek a)), a uměle vytvořená souvislá vrstva sazí (obrázek b)).
|
55
|
Bc.
Artur
Sergunin
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Přítomnost jednoduchých alkoholů omezuje působení fluorosurfaktantů ve vodných roztocích
|
detail
Přítomnost jednoduchých alkoholů omezuje působení fluorosurfaktantů ve vodných roztocích
Vodné roztoky jednoduchých alkoholů (tj. methanolu, ethanolu a propanolu) vykazují řadu anomálních fyzikálních vlastností (např. viskozita, povrchové napětí). Zatímco při velmi nízké koncentraci se alkoholy chovají převážně jako povrchově aktivní látky, tak při vyšších koncentracích vytvářejí organizované mikrostruktury (tzv. klastry), jejichž vznik může náhle změnit vlastnosti celého roztoku. Významná je také přítomnost alkoholů v aerovaných reaktorech, kde mohou ovlivnit chování bublin, a tudíž i např. transport kyslíku. V roztocích jsou dále mnohdy přítomny surfaktanty, které mají také podstatný vliv na chování bublin díky své adsorpci na rozhraní kapalina-plyn. Nicméně dříve bylo ukázáno, že schopnost adsorpce běžných surfaktantů na povrchová rozhraní je při vyšších koncentracích alkoholů minimální, a tedy chování bublin je ovlivňováno především přítomností alkoholu. Cílem této práce bylo prozkoumat, jak budou alkoholy působit v roztocích obsahujících velmi silně povrchově aktivní fluorosurfaktanty, které by se měly lépe adsorbovat na fázovém rozhraní. Bylo měřeno povrchové napětí při různých koncentracích alkoholu i fluorosurfaktantu v systémech voda-propanol-kyselina perfluorooktanová a rovněž byl studován vliv různých koncentrací propanolu na stoupavou rychlost bubliny.
|
56
|
Bc.
Vladislav
Shirokov
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Studium faktorů ovlivňujících chování bublin v probublávané koloně
|
detail
Studium faktorů ovlivňujících chování bublin v probublávané koloně
Vícefázové systémy jako jsou probublávané kolony nebo fermentory mají v chemickém průmyslu hodně aplikací. Při aeraci v nich dochází k transportu hmoty přes fázové rozhraní, což je povrch bublin. Znalost chování bublin je proto velice důležitá pro dosažení co nejvyšší efektivity a modelování hydrodynamiky těchto procesů. Vlastnosti bublin jsou dány fyzikálními vlastnostmi vsádky, charakterem použitého zařízení a průtokem plynu. Experimenty se nejčastěji provádějí na menších kolonách, kde se chování bublin sleduje videokamerou. Cílem této práce bylo studium vlivu viskozity a rychlosti vstupujícího plynu na vlastnosti bublin ve vodných roztocích glycerolu. Experimentálně se ukázalo, že rychlost plynu v distributoru plynu (zde otvor ve dnu kolony) výrazně ovlivňovala velikost, tvar a rychlost bublin. Naopak malý nárůst viskozity v jednotkách procent se na vlastnostech bublin téměř neprojevil. Získaná data byla porovnána s údaji na velké koloně a s teoretickými modely.
|
57
|
Bc.
Adam
Siuda
|
M1
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Experimentální stanovení objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi na vysokokapacitní výplni MP252Y
|
detail
Experimentální stanovení objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi na vysokokapacitní výplni MP252Y
Již od poloviny devatenáctého století se využívají elementy různých geometrií pro zvětšení efektivní plochy, na které dochází k přestupu hmoty uvnitř kolonových zařízení. Tyto elementy se postupem času přetransformovali na výplně strukturované a výplně sypané. Obě varianty výplní nacházejí široké využití v chemickém průmyslu, například při výrobě průmyslově významných kyselin, dusičné a sírové. Pro správné navrhnutí kolony pomocí rate-based přístupu je nutné znát transportní a hydraulické charakteristiky. Jedním z parametrů pro správné určení transportní charakteristiky je i objemový koeficient přestupu hmoty v plynné fázi neboli kGa. Tato práce se zabývá experimentálním stanovením kGa na vysokokapacitní výplni MellapakPlus 252Y, která se řadí již mezi výplně 4. generace. kGa bylo měřeno se systémem vzduch-čpavek/voda-kyselina sírová na poloprovozní absorpční koloně o průměru 300 mm. Byly naměřeny hodnoty kGa pro různé výšky výplně a následně byla použita odečtová metoda pro odstranění okrajových efektů. Experimentální hodnoty kGa byly porovnány s modelem Haidl et al. vytvořeným v laboratoři sdílení hmoty VŠCHT.
|
58
|
Karolína
Slonková
|
B3
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Vývoj depotní formulace schopné řízeného vylučování antibiotik ve fyziologických podmínkách
|
detail
Vývoj depotní formulace schopné řízeného vylučování antibiotik ve fyziologických podmínkách
Tato práce vychází z projektu zaměřeného na přípravu kompozitních mikročástic responzivních na magnetické pole, které byly schopné řízeně vylučovat léčivo na vnější podnět. Mikročástice byly složeny z jádra obsahujícího suspenzi antibiotika norfloxacinu a vosku, který je za laboratorní teploty tuhý (Tt = 35 °C). Obal byl tvořen alginátem, zesíťovaným vápenatými ionty, obsahujícím magnetické nanočástice železa (SAR = 509,8 W/g).
Aktuální výzkum se zabývá vylepšením této depotní formulace pro využití ve fyziologickém prostředí. Vosk v jádře byl nahrazen voskem tuhým nejen při laboratorní, ale i při fyziologické teplotě (Tt = 42 °C). Byly zkoumány nejvhodnější podmínky pro mletí krystalů antibiotika a vytvoření suspenze antibiotikum-vosk.
Problémem, kterým se tato práce dále zabývá, je nestabilita iontového zesíťování a možná ztráta gelových vlastností alginátu ve fyziologickém prostředí. Z tohoto důvodu byl syntetizován methakrylovaný alginát, který je možné kovalentně zesíťovat pomocí UV záření. Zvýšená odolnost kovalentně zesíťovaného alginátu byla pozorována již po vystavení UV záření pouze na 10 sekund.
Hlavním cílem práce je potvrzení vylepšených vlastností kompozitních mikročástic, testování jejich antibakteriálních vlastností a odolnosti vůči fyziologickým podmínkám.
|
59
|
Jan
Sochor
|
B2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
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
Spray drying is a method of turning liquid material into dry powder of fine particle size. Thanks to its scalability, simplicity, and cost efficiency it is widely used in pharmaceutical industry as a method of improving bioavailability of drugs and as a step to tableting. The somewhat novel “three-fluid nozzle” uses two different inlet feeds, which get combined in the nozzle tip and subsequently atomized. The aim of my work is combining spray drying with in-situ anti-solvent precipitation, a common particle size reduction method, using different parameters (such as solvent/anti-solvent ratio, temperature…) with the three-fluid nozzle to make the powder that is easier to handle, due to improved flow properties and further improve bioavailability of drugs, which can be achieved by improved wettability and dispersibility of the powder and low drug particle size.
|
60
|
Bc.
Martin
Spurný
|
M1
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Elektrochemické testovanie sulfónovaných antrachinónových derivátov pre použitie v redoxných prietokových batériách
|
detail
Elektrochemické testovanie sulfónovaných antrachinónových derivátov pre použitie v redoxných prietokových batériách
Obnoviteľné zdroje v energetike predstavujú výzvu v podobe nekonštantných dodávok elektriny do rozvodnej siete. Potenciálnym riešením sú organické redoxné prietokové batérie (RFB- redox flow battery), ktoré by uchovávali vyrobenú energiu a zabezpečovali jej nepretržitú dostupnosť. Antrachinónové disulfónované soli (AQDS) sú vhodnými kandidátmi na redoxne aktívnu látku pre záporný elektrolyt RFB. Cieľom tejto práce bola elektrochemická charakterizácia 2,7- a 2,6-disulfónovaných AQDS s rôznymi protiiónmi pomocou voltametrických meraní, štúdium chemickej stability v článku prietokovej batérie a stanovenie maximálnej rozpustnosti vo vodnom elektrolyte s neutrálnym pH. Voltametrické merania prebiehali na statickej a rotujúcej diskovej elektróde, pričom boli vyhodnotené elektrochemické parametre (formálny redoxný potenciál, difúzny koeficient, kinetické parametre), ktoré vykazovali malé rozdiely medzi skúmanými vzorkami. Rozpustnosť bola stanovená analýzou nasýtených roztokov AQDS v UV-VIS spektrometri, kedy boli najvyššie hodnoty namerané pri 2,7-AQDS-Na a 2,7-AQDS-NH4. Pri cyklickom nabíjaní/vybíjaní v laboratórnom prietokovom článku bolo pri oboch formách optimalizované zloženie elektrolytu pre dosiahnutie vysokej stability. Pri NH4-forme bola objavená možnosť regenerácie kapacity.
|
61
|
Bc.
Jan
Svoboda
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Transport složek elektrolytů přes iontovýměnnou membránu organické redoxní průtočné baterie
|
detail
Transport složek elektrolytů přes iontovýměnnou membránu organické redoxní průtočné baterie
Probíhající dekarbonizace energetického a dopravního sektoru přináší naléhavou potřebu levných a bezpečných stacionárních úložišť energie s dlouhou životností. Průtočné baterie na bázi organických redoxních látek se jeví jako slibná alternativa ke stávajícímu řešení využívajícímu soli vanadu. Využití organických látek rozpustných ve vodě nabízí řadu technicko-ekonomických výhod oproti vanadovým elektrolytům, jako jsou vyšší dostupnost výchozích surovin, nižší toxicita a možnost ladění elektrochemických a dalších fyzikálně-chemických vlastností pomocí strukturních modifikací. Většímu zapojení těchto technologií však stále brání zejména omezená stabilita těchto baterií. Kromě degradace aktivních látek elektrolytů je pokles kapacity baterie do velké míry způsoben rovněž vzájemnou permeací složek elektrolytů přes iontovýměnnou membránu oddělující anolyt a katolyt a další parazitické děje. V tomto příspěvku jsou shrnuty dosavadní výsledky experimentálního studia vlivu vlastností iontovýměnné membrány, složení elektrolytů a provozních podmínek baterie na její výkon a pokles kapacity získané v naší laboratoři pomocí rozšířené aparatury umožňující on-line monitoring klíčových parametrů.
|
62
|
Gwendal
Tardivel
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Hydrodynamics measurements in multiple impeller pilot-plant reactor
|
detail
Hydrodynamics measurements in multiple impeller pilot-plant reactor
Mass transfer is one of the fundamental phenomena of the process industry, adopted in chemical processes worldwide. The mass transfer processes are often carried out in stirred tank reactors due to the ability easily vary operational conditions. One of the purposes of mechanical agitation is to disperse the gas phase in the liquid. The finer the dispersion, the more interfacial air will increase and therefore the more material transfer is promoted. The advantage of using an agitated vessel as a reactor type is that it is more efficient when high liquid retention is required. To intensify the contact between a small amount of gas and a large amount of liquid, we often use mechanically agitated gas-liquid reactors with single or multiple impeller configurations on common shaft. The fact to have more than one impeller allows having a better hydrodynamic properties such as distribution of shear stress, energy dissipation, improved liquid circulation and better gas distribution. This work aims to measure residence time distribution, which is an important parameter for the evaluation of exchange flows between impeller sections, i.e. for individual impeller regions. This is gained by probes measuring conductivity.
|
63
|
Bc.
Zbyněk
Tomiška
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Cahn-Hilliard modelling of hollow fibers morphogenesis
|
detail
Cahn-Hilliard modelling of hollow fibers morphogenesis
Hollow fibers are one of the most popular membrane materials used for a gas separation. The advantage of hollow fibers, in comparison to different membrane materials, is their large membrane surface per module volume. The problem studied in this work is mathematical modelling of a formation of the hollow fiber. The mechanism of the morphogenesis is that two concentric streams of polymer solution and antisolvent are gushed from two concentric nozzles. During the downward fall, the two streams are mixed and consequently form thin tube of porous polymer with the hole inside originating from the inner nozzle. The developed dynamic, spatially 2D simulation describing morphogenesis of the hollow fiber is based on Cahn-Hilliard model of spontaneous phase separation. The primary goal of this work is an extension of Cahn-Hilliard model with balance of momentum, i.e. description of convective flow, which should allow us to predict morphological features (e.g. finger-like pores) that cannot be captured by purely diffusion-based model.
|
64
|
Klára
Třísková
|
B3
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Modifikované nanokrystaly pro cílené doručování léčiv
|
detail
Modifikované nanokrystaly pro cílené doručování léčiv
Nanokrystaly mají v medicíně širokou škálu možných uplatnění, ať už pro jejich schopnost zvyšovat rozpustnost a tím biodostupnost léčiv, nebo pro možnost cíleného doručování léčiv. Proto je ovšem nutné nanokrystaly vhodným způsobem stabilizovat.
Optimalizace přípravy nanokrystalů proběhla na základě předchozího výzkumu kurkuminových nanokrystalů metodou mokrého mletí.
Pro přípravu pokročilých nanokrystalů schopných spolehlivě zajistit cílené doručování účinných látek je testována kovalentní modifikace, kterou umožňuje například polymer pHPMA reagující s látkami obsahujícími aminoskupiny.
Při hledání vhodných léčiv pro tento typ stabilizace byl testován hydrochlorothiazid, u kterého došlo při pokusu o namletí nanokrystalů ke vzniku polydisperzní směsi a ukázal se tak být nevhodnou látkou pro tyto účely. Příprava nanokrystalů ibrutinibu byla úspěšná a bude další testovanou látkou pro vytvoření kovalentní stabilizace.
|
65
|
Samuel
Uhliarik
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Vývoj minitabletiek pre zvýšenie adherencie v liečbe hypertenzie
|
detail
Vývoj minitabletiek pre zvýšenie adherencie v liečbe hypertenzie
Adherencia liečby, alebo aj miera ochoty pacienta sa liečiť, je v dnešnej dobe veľmi dôležitou súčasťou úspešnej terapie. Najmä u ľudí s množstvom liekov dochádza k zabúdaniu a vynechaniu dávky lieku. Našim cieľom je zredukovať množstvo excipientov v pevnej liekovej forme a tým zároveň znížiť počet tabliet. Toto je docielené pomocou formulácie minitabliet, ktoré majú podobné zloženie ako originál, no s dramaticky vyšším obsahom účinnej látky, ktorej uvoľňovanie je ale totožné s originálom. Vďaka ich veľkosti pod 3mm sme schopní do jednej želatínovej kapsule vložiť viacero minitabliet tak, aby výsledná dávka zodpovedala priamo pacientovi na mieru.
Taktiež sú minitablety vhodné aj pri kombinovanej terapii, nakoľko do kapsule je možno vložiť viacero minitabliet s rôznou účinnou látkou. Táto skutočnosť sa napríklad využíva pri liečbe hypertenzie, kde je kombinácia rôznych účinných látok bežnou praxou.
|
66
|
Bc.
Dan
Unzeitig
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Vliv výrobních parametrů na vnitřní strukturu tekutých kuliček
|
detail
Vliv výrobních parametrů na vnitřní strukturu tekutých kuliček
Tekuté kuličky představují vhodnou alternativu pro podávání účinných látek se špatnou biodostupností překonanou např. podáním v amorfní formě. Kuličky se připravují kapáním roztavené pevné fáze do lože z prášku, kterým se po dopadu obalí. Účinná látka se stabilizuje nejčastěji v olejové fázi nebo polymeru. Výsledný tvar, velikost, nebo obsah prášku vůči olejové fázi se dá regulovat mnoha výrobními parametry, jako jsou výška, ze které kapky dopadají do lože, teplota a průtok taveniny, teplota práškového lože, nebo rychlost chlazení produktu. Tato práce se je věnována studiu vnitřní struktury kuliček, odhalování výrobních vad a výpočtu obsahu prachových částic. Kuličky jsou skenovány pomocí mikrotomografie, která umožňuje nedestruktivní pohled do nitra kuličky. Na snímcích z CT jsou zřetelně rozlišitelné složky, ze kterých se kulička skládá, a tudíž je možné vyhodnotit i poměr jejich obsahu. Nejčastěji přítomné vady pozorovatelné při tomografii jsou dutiny nebo separace fází vznikající při tuhnutí kuličky. Práce by měla vést k optimalizaci výrobních parametrů a minimalizaci vad u připravovaných kuliček.
|
67
|
Bc.
Lucie
Večerková
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Vývoj dezinfekčního prostředku s prodlouženým účinkem pro kožní aplikaci
|
detail
Vývoj dezinfekčního prostředku s prodlouženým účinkem pro kožní aplikaci
Patogenní mikroorganismy se šíří z člověka na člověka vzájemným kontaktem, či zprostředkovaně přes kontaminované povrchy, a to například dotekem rukou. Jednou z možností omezení přenosu je tedy udržení čistých rukou, čehož zejména v posledních letech značná část populace dosahuje dezinfekčními prostředky na bázi etanolu. Tyto, ač mají skvělý okamžitý účinek, nezajistí dlouhodobou ochranu, navíc vysušují pokožku. Cílem této práce je vytvořit dezinfekční prostředek, jež by díky postupnému uvolňování aktivní složky na lidskou kůži zajistil ochranu před mikroorganismy trvající v řádu desítek minut až hodin. Pro tento účel bude zkoumána vhodnost chitosanových mikročástic s chlorhexidin diglukonátem s různou mírou cross-linkace (zesíťování) viz obrázek, jež se zachytí a určitou dobu udrží v papilárních liniích. Porovnáním morfologie, distribuce velikostí částic, rychlosti uvolňování aktivní složky atd. bude zvolena nejvhodnější metoda přípravy. Vybrané částice budou dále testovány na mikroorganismech a to jak na okamžitý, tak prodloužený účinek. Pro testování prodlouženého účinku bylo třeba vyvinout vhodnou metodu. Ukázalo se jako praktické vytvořit k tomuto účelu repliku kůže na lidském prstu, na níž bude možné sledovat prodloužený účinek opakovanou umělou kontaminací.
|
68
|
Bc.
Miroslav
Večeřa
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Potahování částic pomocí fluidního lože pro řízené uvolňování léčiv
|
detail
Potahování částic pomocí fluidního lože pro řízené uvolňování léčiv
Produkce perorálních generických léčiv je vázána na expiraci patentů originálních léčiv, jejichž vlastnosti musí nová kopie striktně splňovat. Mezi tyto vlastnosti patří například koncentrace léčiva v krevní plazmě nebo in-vitro testování rychlosti uvolňování. Avšak proces jejich optimalizace je složitý a změna jednoho parametru má vliv na více proměnných i celkové chování produktu. Univerzálním a velmi rychlým způsobem optimalizace disolučního profilu by mohla být kombinace částic potažených léčivem s rozdílnými profily, kde jejich vhodnou kombinací můžeme dosáhnout požadovaných vlastností. Pro přípravu prvních prototypů byly připraveny potahované pelety z mikrokrystalické celulózy na modifikovaném fluidním loži s Wurster komínkem. K modelovému léčivu (hydrochlorothiazid) byl do nástřiku přimícháván polymer (hydroxypropylmethylcelulóza) o dvou viskozitách. Takto byly připraveny dva typy částic s funkční vrstvou a s požadovaným chováním. Polymer zde plní roli pojidla a zároveň ovlivňuje vylučovací profil léčiva. Následnými testy byla měřena rychlost uvolnění léčiva nejprve jednotlivých typů částic a poté jejich kombinací (1:1, 1:3, 3:1). Těmito kombinacemi se nám podařilo úspěšně vytvářet různé profily vylučování v mezích daných profilem pomalého a rychlého disolučního profilu.
|
69
|
Michail
Zajcev
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Vliv teploty a stavu nabití na parametry ekvivaletního obvodu článku pro diagnostiku baterií Li-ion
|
detail
Vliv teploty a stavu nabití na parametry ekvivaletního obvodu článku pro diagnostiku baterií Li-ion
V celosvětovém měřítku je trend dekarbonizace ekonomiky, zříkáváni se fosilních paliv a přechodu k čistším zdrojům energie. Tento trend lze pozorovat například v sektoru automobility, kde je znatelný přechod k vozům poháněných elektřinou. Ač jsou používané baterie na bázi lithia v pokročilém stádiu vývoje, stále jsou citlivé a jejich nesprávný provoz či charakterizace může vést k rychlejší degradaci, ekonomickým i enviromentálním ztrátám a v krajních případech i k tragickým haváriím. Pro pochopení chování baterií v různých podmínkách lze využít různé elektrochemické metody, jako je impedanční spektroskopie. Tato neinvazivní metoda, založená na perturbaci článku střídavým proudem či napětím různých frekvencí a pozorováním impedanční odezvy článku, může poskytnout cenné informace o vnitřních procesech v článku baterie. Různé elektrochemické či fyzikální procesy probíhají se specifickými časovými konstantami a jejich odezvy se tedy výrazně projevují pouze v určitém rozmezí frekvencí. V této práci bude studována závislost parametrů EIS spekter na provozních parametrech baterie (teplotě či stavu nabití) s cílem posoudit stabilitu těchto procesů za zvolených podmínek. Získané závislosti budou následně použity pro odhadování životnosti baterií při různých provozních podmínkách.
|
70
|
Pavel
Zeman
|
B2
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Nanočástice pro rentgenovou fotodynamickou terapii
|
detail
Nanočástice pro rentgenovou fotodynamickou terapii
Nanoparticles for x-ray induced photodynamic therapy
X-ray photodynamic therapy uses radiosensitizers (RSs) for production of reactive oxygen species. Water insoluble RSs must be effectively transported to treated areas. This research focuses on preparation of phospholipid-stabilized RS (RSs synthetized in Academy of Sciences of the Czech Republic) nanoparticles (NPs). These NPs showed outstanding results and properties (phototoxicity, stability) which were never reached during previous research.
NPs were prepared by antisolvent precipitation method. Sonication bath and sonic needle were used in the process. Mean particle sizes of 500 nm were reached, however this preparation procedure leads to high polydispersity.
Phototoxicity of NPs’ was tested on HeLa cells. Comparison of NPs’ toxicity while in dark with while being irradiated with wavelengths of 300-500 nm showed that NPs are harmless while remaining effective if being irradiated.
|
71
|
Bc.
Tetyana
Zheleznyak
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Modeling of PNA-SCR system with heat exchanger for abatement of NOx emissions during cold start
|
detail
Modeling of PNA-SCR system with heat exchanger for abatement of NOx emissions during cold start
Combined exhaust aftertreatment systems including a passive NOx adsorber (PNA) followed by a catalyst for selective catalytic reduction of NOx (SCR) provide a promising solution for meeting the upcoming strict NOx emission limits for Diesel engines. The basic idea is that PNA adsorbs NOx during the cold start and releases it when the downstream SCR (including the urea injection unit) reaches its operating temperature. However, the NOx desorption from PNA may occur earlier than the SCR unit is heated up, resulting in an undesired NOx slip.
In this contribution I present a simulation study exploring the cold-start performance of a PNA–SCR system extended with a counter-current heat exchanger (HEX). The heat recuperation accelerates the SCR heat-up while slowing down the increase of the PNA temperature, which effectively delays the NOx desorption peak from the PNA and increases the chances that the desorbed NOx are completely reduced in the SCR. Three different PNA formulations are considered: Pd/BEA zeolite (BEA-PNA), Pd/SSZ-13 zeolite (SSZ13-PNA), and PtPd/ceria-zirconia-alumina (CZA-PNA). These adsorbers are studied in combination with two different SCR formulations: V2O5/WO3/TiO2 (V-SCR) and Cu/SSZ-13 (Cu-SCR). A new 1D model is developed for the heat exchanger device.
|
72
|
Tomáš
Čurda
|
B2
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Influencing the Temporal Dynamics of Actuation Cycles of Hydrogel Microrobots by Incorporating pores into the Hydrogel Structure
|
detail
Influencing the Temporal Dynamics of Actuation Cycles of Hydrogel Microrobots by Incorporating pores into the Hydrogel Structure
The ability to manipulate objects on a micro-scale will find use in a wide variety of fields. However, scaling down the components, we use in macro robotics, into dimensions below 1 mm might be challenging if not impossible. Therefore, we seek inspiration from nature and try to mimic motion techniques different organisms have evolved. Most of the research in the microrobotic field focuses on the development of soft responsive materials which actuate due to an outside stimulus such as electromagnetic radiation, pH, or chemical reactions. Our hydrogel robots, composed of thermo-responsive polymer poly-(N-isopropylacrylamide) filled with gold nanoparticles and powered by green laser light, exploit friction hysteresis to crawl over surfaces. At this point, we are able to achieve controlled steering of individual “U”-shaped microcrawlers by irradiating just one of their two “legs”. The aim of my research is to fully understand the impact of the integration of pores into the PNIPAM structure on the gels collapsing and reswelling dynamics a thus accomplish controlled steering of multiple crawlers just by using pulses of a defocused laser beam of different lengths. My other aim is to use these porous structures to induce peristaltic motion in rectangular microcrowlers.
|
73
|
Ludmila
Řiháková
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Solvent-based recycling of polyolefins: systematic study of polymer additives removal
|
detail
Solvent-based recycling of polyolefins: systematic study of polymer additives removal
Polyolefins play an essential role in everyday life, with the production being enormous and rising every year. Up to now, no efficient way has been found to recycle polyolefins into original polymers.
This work is focused on depriving polyolefins of their additives by their dissolution in organic solvents. The used solvents should be readily available and naturally harmless, e.g, limonene and cumene. However, our preliminary study also used cyclohexane and xylene. Glycerin and ethylene glycol are used as extraction agents. We carry out a systematic study by dissolving polyolefins under various conditions, e.g., the additional pressure of a gas, temperature, type, and composition of the solvent, in order to find out the best way to refine the polyolefin sample and thus obtain a close-to nascent polymer.
To verify how well we removed all additives, we used confocal Raman spectroscopy. Applying this method requires the polymer samples with defined additives content to create a calibration set. Then we can analyze Raman spectra intensity for each experimental condition. The experimental results will be used to develop an ecological and functional way of recycling polyolefins.
|
74
|
Bc.
Ondřej
Šimůnek
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Dvojitá katalytická vrstva pro zlepšení účinnosti filtru pevných částic
|
detail
Dvojitá katalytická vrstva pro zlepšení účinnosti filtru pevných částic
Během nedokonalého spalování vznikají v automobilových motorech nežádoucí plynné emise a pevné částice. Pro odstranění těchto emisí se využívají filtry pevných částic a katalyzátory. Efektivní řešení nám nabízí kombinace těchto dvou zařízení, tzv. katalytický filtr pevných částic. . Do samotného filtru je nanesena vysoce porézní katalytická vrstva γ-aluminy s naimpregnovanými nanočásticemi katalyticky aktivní platiny nebo paládia. Při správném fungování katalytického filtru je dosaženo vysoké filtrační účinnosti a konverze škodlivin, přičemž je zachována nízká tlaková ztráta. Vlastnosti filtru však velmi závisí na rozmístění a mikrostruktuře nanesené katalytické vrstvy. Cílem této práce je vytvoření velmi tenké porézní vrstvy na stěně kanálku a zároveň nanesení katalytické vrstvy i do velkých pórů uvnitř stěn filtru, aniž by došlo k jejich ucpání. U nanášených suspenzí katalyzátoru byly měněny parametry jako pH (ovlivňující viskozitu), velikost částic a jejich hmotnostní zlomek v suspenzi. Byla vyvinuta nová metodika dvojitého nanášení umožňující vytvořit požadovanou mikrostrukturu, která dosahuje podstatně vyšší filtrační účinnosti za cenu jen velmi malého nárůstu tlakové ztráty.
|
75
|
Bc.
Vojtěch
Škopek
|
M2
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Stanovení tlakové ztráty výplně Mellapak 252Y a vyhodnocení specifických konstant pro hydromechanický model na nové absorpční koloně
|
detail
Stanovení tlakové ztráty výplně Mellapak 252Y a vyhodnocení specifických konstant pro hydromechanický model na nové absorpční koloně
V průmyslové praxi je absorpce často využívaným procesem pro čištění plynů. Absorpce je provozována v kolonových aparátech, které jsou naplněny strukturovanými nebo sypanými výplněmi. Ty jsou používány pro zlepšení kontaktu kapalné a plynné fáze.
Aby bylo možné v Laboratoři sdílení hmoty pracovat s co největším množstvím těchto výplní, je potřeba mít k dispozici různě dimenzované kolony. Cílem této práce bylo proto postavit novou poloprovozní absorpční kolonu o vnitřním průměru 300 mm z materiálu, který odolá veškerým chemikáliím a tlakům, kterým bude kolona vystavena a naměřit na ní tak prvotní data.
První změřená veličina na nové koloně byla tlaková ztráta na vysokokapacitní strukturované výplni Mellapak 252Y od firmy Sulzer Ltd. Tlaková ztráta byla naměřena na systému voda – vzduch jak pro suchou výplň, tak při různých mírách skrápění vodou.
Získaná data byla následně porovnána s daty od výrobce získaná z programu Sulcol a využita pro stanovení specifických konstant výplně pro hydromechanický model. Konkrétně pro hojně používaný model Billet and Schultes z roku 1999.
|
76
|
Anna
Šmídová
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Dynamické modelování vývoje fázového rozhraní
|
detail
Dynamické modelování vývoje fázového rozhraní
Popis dějů na fázovém rozhraní hraje důležitou roli u matematických modelů, které simulují přípravu hetero–fázových či porézních materiálů s definovanou morfologií, například se jedná o polymerní pěny, porézní membrány či houževnaté polymery.
Důležitým vstupním parametrem těchto modelů je mezifázové napětí separujících se nemísitelných kapalin. Tento parametr je často experimentálně nedostupný a v matematických modelech bývá pouze odhadován. Cílem této práce je ab initio predikce povrchového a mezifázového napětí pro různě komplikované chemické systémy, aby tyto veličiny mohly být prakticky využity při simulaci utváření hetero–fázových polymerních materiálů.
V rámci tohoto příspěvku se zabýváme řešením jednosložkových systémů kapalina-pára, jejichž volná energie je popsána pomocí Van der Waalsovy stavové rovnice. Integrací Cahnovy–Hilliardovy rovnice získáváme ustálený profil hustoty na fázovém rozhraní, s jehož pomocí odhadujeme povrchové napětí v daném systému. V tuto chvíli model umožňuje predikci povrchového napětí za běžných teplot pro jednoduché uhlovodíky v solidní shodě s experimentálními hodnotami, v budoucnu bude rozšířen o další složky a volná energie systému bude popsána Floryho-Hugginsovou teorií vhodnou pro termodynamický popis systémů polymer-rozpouštědlo.
|
77
|
Bc.
Mária
Šoltésová
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Príprava a testovanie antibakteriálnych povrchov
|
detail
Príprava a testovanie antibakteriálnych povrchov
Z výskumov vyplýva, že krídla niektorých druhov hmyzu, konkrétne krídla vážok, šidielok a cikád, vykazujú antibakteriálne vlastnosti. Vďačia tomu prítomnosti nanoštruktúr, ktoré majú schopnosť mechanicky narušiť integritu bakteriálnej membrány a tým zapríčíniť jej uhynutie (viď obrázok – porovnanie SEM snímkov živých a uhynutých baktérií). Cieľom tejto práce je otestovať mieru antibakteriálneho účinku krídel vybraných druhov vážok a porovnať ich s antibakteriálnym účinkom povrchov na báze strieborných nanočastíc. Testované povrchy boli charakterizované pomocou SEM snímkov a ich baktericídne účinky vyhodnotené voči gram-pozitívnej baktérii Staphylococcus epidermidis a gram-negatívnej Escherichia coli. Rozdiel medzi gram-pozitívnymi a gram-negatívnymi baktériami spočíva v ich odlišnej bunečnej membráne, ktorá priamo ovplyvňuje ako bude daná baktéria s povrchom interagovať. Antibakteriálne povrchy nám ponúkajú možnosť bojovať voči čoraz rozšírenejšej bakteriálnej rezistencií proti súčasným antibiotikám iným prístupom - a to prevenciou. Výhodou mechanického účinku nanoštruktúrovaných povrchov je ich možnosť opakovaného použitia, nenáročnosť na údržbu a možnosť replikácie ich morfológie na širokom spektre povrchov od medicínskych náčiní, trupy lodí až po každodenné predmety okolo nás.
|
78
|
Bc.
Tomáš
Šulc
|
M2
|
doc. Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Sledování fázového rozhraní pozitivních a negativních systémů při destilaci pomocí termografie
|
detail
Sledování fázového rozhraní pozitivních a negativních systémů při destilaci pomocí termografie
I přes to, že efektivní mezifázová plocha je jedním z parametrů modelů pro sdílení hmoty v plněných kolonách, neexistuje metoda, která by dokázala spolehlivě určit její hodnotu. Cíl práce je vývoj metody umožňující experimentální stanovení efektivní mezifázové plochy strukturovaných výplní při destilačních podmínkách. Za tímto účelem byla navržena a sestavena aparatura ve které po skloněném plechu proudí kapalina a proti ni stoupá pára a dochází k destilaci.
U vybraných binární systémů, pro které je teplota měřená termokamerou velmi blízká teplotě fázového rozhraní, provádíme termografické snímky a videa kapalného filmu. Z pořízených termografických záznamů se snažíme určit místa se zhoršenou hydrodynamikou stékajícího kapalného filmu, ve kterých se kapalina dostala do rovnovážného stavu s párou, čímž v tomto místě došlo k poklesu intenzity sdílení hmoty.
|