Modifikované vodivé nanomateriály na bázi heterocyklů

Bc. Michal Martinek

Master's thesis

New modified conducting nanomaterials based on heterocycles

Abstract:

Diplomová práce (DP) se zabývá vodivými polymery na bázi heterocyklických sloučenin, zejména pak polymery na bázi polypyrrolu a jeho derivátů. Tyto látky byly připravovány tzv. chemickou oxidační in situ polymerací z výchozích monomerů. Hlavní část práce je věnována modifikacím polyesterových vlákenných substrátů tenkými vrstvami derivátů polypyrrolu za účelem zvýšení jejich elektrické vodivosti a vytvoření nových vazebných míst na takto modifikovaném povrchu. Byl též studován efekt chemické úpravy substrátu za účelem zvýšení adheze vodivé vrstvy k podložce. Dále byly připraveny materiály na bázi nanovláken modifikovaných vodivou vrstvou funkcionalizových polypyrrolů. Vytvoření funkčních skupin provedeno v monomerní formě. Cílenou aplikací tohoto typu nanomateriálu je tkáňové inženýrství, zejména pak stimulace některých typů buněk elektrickým polem při současném využití funkčních vazebných míst (imobilizace růstových faktorů či dalších podpůrných látek). Výchozí monomery pro přípravu derivátů polypyrrolu byly též připravovány a studovány. V poslední řadě byl syntetizován i nový typ nanomateriálu nanotrubičky z polypyrrolu a jeho derivátů, které se vyznačují svojí specifickou strukturou (dutina s průměrem okolo 60 nm) a velkým měrným povrchem, při zachování elektrických vlastností a funkcionalizace. Také tento typ nanomateriálu by mohl nalézt uplatnění v oboru tkáňového inženýrství zejména regenerace nervových tkání.

Abstract:

This diploma thesis is dealing with the conductive polymers based on heterocyclic compounds, especially those containing polypyrroles and their derivatives. These polymers were prepared by the in situ chemical oxidative polymerization. Main part is devoted to the modification of polyester fiber supports with thin layers of polypyrrole derivatives. The main goal is to increase their electrical conductivity and/or to create new binding sites on surface. The effect of chemical modification of the polyester supporting scaffold was also thoroughly examined. The main purpose of it was to increase adhesion of the conductive layer to the substrate. In addition to it, new materials were prepared based on nanofibres with modified conductive layer by incorporating functionalized polypyrrole monomers. These functional groups were mainly carboxyls, their esters and amides. These experiments have been done in order to examine the possibility of application these materials in tissue engineering as the conducting polymers in general and popyrroles in particular can be stimulated by electrical field. Moreover, they can bear properly functionalized binding sites (immobilization of growth factors or other known structures). A number of monomers for the preparation of polypyrrole derivatives have also been prepared and studied. Lastly, new type of nanomaterial - nanotubes from polypyrrole and its derivatives was synthesized and their constitution examined. It was found that this new materials posess innteresting morfological properties, e.g. diameter about 60 nm, high surface area, as well as the electrical properties and possibility of functionalization. This type of nanomaterial would also fit with the applications in tissue engineering such as the regeneration of nerve tissue.

Keywords

polypyrrol, funkcionalizace, nanovlákna, nanotrubičky, úpravy povrchů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2014

Accessible from:: 16. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 18. 6. 2014
• Supervisor: prof. Ing. Ivan Stibor, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Nanotechnology / Nanomaterials