Reologické/mechanické vlastnosti vybraných biologických tkání a jejich modelů

Mgr. Vendula Paculová

Master's thesis

Rheological/mechanical properties of selected biological tissues and models thereof

Abstract:

Reologické vlastnosti kůže hrají klíčovou roli pro pochopení jejího chování a odpovědi na vnější podnět. Kůže tvořící bariéru mezi vnějším a vnitřním prostředím je denně vystavena mnoha vlivům ovlivňující její integritu a celkový stav. Při studiu mechanických vlastností kůže je nezbytné využívat modely, které přesně popisují komplexní reologické vlastnosti kůže. Tato diplomová práce se zaměřuje na analýzu viskoelastických vlastností kůže a želatinových vzorků o různé koncentraci, které by mohly sloužit jako její model. K modelování dat byly použity jak klasické, tak i frakcionální viskoelastické modely, nicméně frakcionální Maxwellův model se ukázal být nejlepší volbou pro modelování viskoelastických vlastností kůže. Výsledky měření želatinových vzorků ukázaly přechod od viskózního chování k elastickému s rostoucí koncentrací a na základě porovnání dat s prasečí kůží se vzorek 20% želatiny ukázal být prasečí kůži nejblíže svými viskoelastickými vlastnostmi. Nicméně žádný z vzorků plně neodpovídal jejím viskoelastickým vlastnostem. Ačkoli želatina může být slibným modelem nelze pouze pomoci ní zcela zachytit všechny vlastnosti takto komplexní tkáně jakou je kůže.

Abstract:

The rheological properties of the skin play a crucial role in understanding its behavior and response to external stimuli. The skin, acting as a barrier between the external and internal environment, is exposed daily to various factors that affect its integrity and overall condition. When studying the mechanical properties of the skin, it is necessary to use models that accurately describe its complex rheological properties. This thesis focuses on the analysis of the viscoelastic properties of the skin and gelatin samples with different concentrations, which could serve as a model for the skin. Both classical and fractional viscoelastic models were used for data modeling, but the fractional Maxwell model proved to be the best option for modeling the viscoelastic properties of the skin. The measurement results of the gelatin samples showed a transition from viscous to elastic behavior with increasing concentration, and based on the comparison with pig skin data, the 20% gelatin sample exhibited the closest viscoelastic properties to pig skin. However, none of the samples fully matched its viscoelastic properties. Although gelatin may be a promising model, it alone cannot capture all the properties of such a complex tissue as the skin.

Keywords

viskoelasticita, kůže, želatina, frakcionální modely

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Robert Moučka, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Biomaterials and Cosmetics / -