Studium rozpouštění křemičitých nanovláken ve vybraných tělních tekutinách v závislosti na podmínkách jejich zpracování

Bc. Markéta Paprčková

Master's thesis

Study on dissolution of inorganic silicon dioxide nanofibers in chosen body fluids in relation to conditions of their treatment

Abstract:

Diplomová práce je zaměřena na testování rozpustnosti křemičitých nanovláken v simulovaných tělních tekutinách a příbuzných roztocích v závislosti na jejich tepelné stabilizaci. Cílem práce bylo stanovit rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken jakožto ukazatele jejich biodurability. Za tímto účelem byly provedeny statické a dynamické testy rozpustnosti. Křemičitá nanovlákna byla připravena na Technické univerzitě v Liberci metodou elektrostatického zvlákňování solu připraveného metodou solgel. Termické vlastnosti nanovláken byly zkoumány pomocí TG analýzy. Dále bylo provedeno měření specifického měrného povrchu metodou BET. Morfologie nanovláken byla zkoumána pomocí SEM. Množství křemíku v jednotlivých vzorcích bylo stanoveno pomocí ICP/OES. Z výsledků testů rozpustnosti vyplynul velmi výrazný rozdíl v rychlosti rozpouštění křemičitých nanovláken v závislosti na použitém médiu a teplotě stabilizace. Bylo zjištěno, že čím je vyšší hodnota pH, vyšší obsah organických látek a vyšší iontová síla média, tím je rychlost rozpouštění vyšší. Dále bylo zjištěno, že vyšší teplota stabilizace nanovláken vede ke snížení rychlosti jejich rozpouštění. Na základě dosažených výsledků byl vypočten poločas rozpouštění křemičitých nanovláken pro jednotlivé tělní tekutiny a teploty stabilizace.

Abstract:

The thesis investigates the effects of thermal stabilization and treatment of silica nanofibers on their solubility in simulated body fluids and similar solutions. The aim of this study is to determine the dissolution rates of silica nanofibers as the indicator of their biodurability. For this purpose, static and dynamic solubility tests were performed. Silica nanofibers were prepared via electrospinning and sol-gel methods at the Technical University of Liberec. The thermal properties of the nanofibers were analyzed using TG analysis. Krypton adsorption/desorption measurements were employed to measure the specific surface area. The morphology of nanofibers was examined by SEM. In order, to quantify the dissolved silica, the amount of silicon in the samples was monitored using ICP/AES. The results show a strong dependence of silica nanofiber dissolution rates on the type of medium and the temperature of stabilization. It is identified that silica nanofiber dissolution rates are significantly enhanced by higher ionic strength, higher content of organic matter, and higher pH of medium. Furthermore, the higher temperature of silica nanofiber stabilization leads to reduction of their dissolution rates. The correlation between the half-lives of silica nanofibers and stabilization temperature were calculated for all simulated body fluids.

Keywords

Oxid křemičitý, nanovlákna, rozpustnost, tělní tekutiny, toxicita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Irena Lovětinská-Šlamborová, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Nanotechnology / Nanomaterials