Tepelná stabilizace funkcionalizovaných nanovlákenných materiálů založených na polyvinylalkoholu

Matěj Holeček

Bakalářská práce

Heat treatment of functionalized nanofibrous materials based on polyvinyl alcohol

Anotace:

V posledních letech je značná pozornost věnována vývoji nových typů funkčních krytů kožních ran založených na polymerních nanovlákenných materiálech. Tyto materiály mohou být dále funkcionalizovány aktivními látkami, např. látkami s antibakteriálními účinky. Problémem spojeným s aplikací těchto materiálů může být rychlé počáteční uvolňování většiny inkorporovaných aktivních látek při vložení materiálu do vodného prostředí. Tato překážka může být řešena stabilizací materiálů dodatečným síťováním polymeru. Předkládaná bakalářská práce se zabývá tepelnou stabilizací (HT) funkcionalizovaných nanovlákenných materiálů založených na vodorozpustném polymeru polyvinylalkoholu (PVA). K funkcionalizaci nanovláken bylo použito experimentální antibiotikum lipofosfonoxin DR6180 (LPPO). K přípravě nanovlákenných materiálů pomocí elektrického zvlákňování byl zvolen PVA s vysokým stupněm hydrolýzy (98-98,8 %) a vysokou molekulovou hmotností (125 000 g/mol). Připraven byl jak nanovlákenný materiál bez obsahu LPPO, tak nanovlákenný materiál s obsahem LPPO. Připravené materiály byly podrobeny HT při vybraných teplotách (90-180 °C) po zvolenou dobu (1-16 h). Střední průměry vláken připravených materiálů, které byly 470 +- 120 nm pro nanovlákna bez LPPO a 290 +- 70 nm pro nanovlákna s LPPO, se vlivem HT výrazně neměnily. Analýza FTIR prokázala, že působením HT docházelo u PVA k chemickým a strukturním změnám, které vedly k rozdílné rozpustnosti stabilizovaných materiálů. Výrazné snížení rozpustnosti však nastávalo až po HT při 150 °C. Materiály stabilizované při 180 °C se stávaly zcela nerozpustnými. Ačkoliv působením HT nedocházelo ke zpomalování uvolňování LPPO, snižovalo se celkové množství uvolněného LPPO. Ze získaných dat lze konstatovat, že HT ovlivňuje stabilitu nanovlákenných materiálů z PVA ve vodném prostředí a má vliv také na uvolňování aktivní látky z těchto nanovlákenných materiálů.

Abstract:

In recent years, considerable attention has been paid to the development of new types of functional skin wound dressings based on polymeric nanofibrous materials. These materials can be further functionalized with active agents, e.g. antibacterial agents. A problem associated with the application of these materials can be initial burst release of most of the incorporated active agents when the material is placed in an aqueous environment. This obstacle can be addressed by stabilizing the materials by additional crosslinking of the polymer. The presented bachelor thesis deals with heat treatment (HT) of functionalized nanofibrous materials based on water-soluble polymer polyvinyl alcohol (PVA). The experimental antibiotic lipophosphonoxine DR6180 (LPPO) was used to functionalize the nanofibers. PVA with a high degree of hydrolysis (98-98.8 %) and high molecular weight (125 000 g/mol) was chosen for preparation of nanofibrous materials by electrospinning. Both nanofibrous material without LPPO content and nanofibrous material with LPPO content were prepared. The prepared materials were subjected to HT at selected temperatures (90-180 °C) for selected time (1-16 h). The mean fiber diameters of the prepared materials, which were 470 +- 120 nm for nanofibers without LPPO and 290 +- 70 nm for nanofibers with LPPO, did not change significantly due to HT. FTIR analysis showed that the chemical and structural changes in PVA caused by HT resulted in different solubility of the stabilized materials. However, a significant reduction in solubility did not occur until after HT at 150 °C. Materials stabilised at 180 °C became completely insoluble. Although HT did not slow down the release of LPPO, the total amount of released LPPO decreased. From the data obtained, it can be concluded that HT affects the stability of PVA nanofibrous materials in aqueous environment and also influences the release of active substance from these nanofibrous materials.

Klíčová slova

tkáňové inženýrství, polyvinylalkohol, nanovlákenné materiály, tepelná stabilizace, lipofosfonoxiny

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Věra Jenčová, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Bakalářský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Nanotechnologie