Studium biodegradace polymerních materiálů s využitím kombinace konvenčních a molekulárně biologických metod

Ing. Lucie HUSÁROVÁ

Doctoral thesis

Study of polymer material biodegradation by combination of conventional and molecular biology methods

Abstract:

Cílem disertační práce bylo studium vybraných polymerních materiálů z pohledu jejich schopnosti podléhat biodegradaci. Biodegradace byly studovány metodami založenými na materiálové charakterizaci polymerů, produkci plynů během procesu biodegradace a byly zkoumány možnosti použití molekulárně biologických metod. Sledován byl rozsah biodegradability připravených vzorků polyethylenů s různými prooxidanty, které byly podrobeny abiotické oxidaci. Biodegradace byly uskutečňovány v prostředí půdy a kompostu. Podrobnější výzkum byl věnován zavedení vybraných molekulárně biologických metod v laboratoři fakulty, zvláště technice gelové elektroforéze v teplotním gradientu (TGGE). S touto separační technikou byly optimalizovány související postupy jako izolace nukleových kyselin, polymerázová řetězová reakce (PCR), vyhodnocování TGGE gelů, klonování a sekvenování. Sledována byla také biodegradace polyvinylalkoholu (PVA) za denitrifikačních podmínek v prostředí aktivovaného kalu. Rovněž byla zkoumána dynamika a složení mikrobiálního společenstva účastnícího se biodegradace kyseliny polymléčné (PLA) v závislosti na její formě a distribuci molekulových hmotností. Výzkumy byly prováděny jak v prostředí půdy, tak kompostu. V uvedených experimentech byly aplikovány zvolené molekulárně biologické metody, abychom identifikovali mikroorganismy zodpovědné za rozklad polymeru.

Abstract:

The thesis studied selected polymeric materials and their biodegradation using methods based on material characterization of polymers, gas production during biodegradation process and selected molecular biology methods. Biodegradability of prepared polyethylene samples with various prooxidants previously subjected to abiotic oxidation were studied in the environment of soil and compost. Further research was focused on the introduction of selected molecular biology methods in the laboratory of the faculty, especially gel electrophoresis in the temperature gradient (TGGE). This separation technique was optimized along with related procedures such as nucleic acid isolation, polymerase chain reaction (PCR), evaluation of TGGE gels, cloning and preparation of DNA samples for sequencing. Biodegradation of polyvinyl alcohol (PVA) under denitrifying conditions in an activated sludge was also investigated subsequently with the dynamics and composition of the microbial communities involved in the biodegradation of polylactic acid (PLA), depending on its form and the molecular weight distribution. These experiments were conducted in the compost. In these experiments, the selected molecular methods were applied to identify the microorganisms responsible for the degradation of polymers.

Keywords

PE, PVA, PLA, prooxidanty, izolace DNA, PCR, TGGE, sekvenování, SEM

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 4. 2014

Accessible from:: 1. 4. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2014

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds