1. Imobilizacija encimov na visoko porozne polimerne nosilceLara Berložnik, 2024, master's thesis Abstract: Namen magistrskega dela je bil razviti učinkovite postopke za sintezo poroznih polimernih materialov v različnih oblikah, kot so monoliti in zrna. Monolitne materiale smo pripravili s polimerizacijo v masi in s polimerizacijo zunanje faze emulzij z visokim deležem notranje faze, medtem ko smo zrna sintetizirali s suspenzijsko polimerizacijo. Zrna smo nato uporabili kot nosilce za imobilizacijo encimov.
Najprej smo sintetizirali monolitne poli(glicidil metakrilat-ko-etilen glikol dimetakrilatne) materiale s polimerizacijo v masi, pri čemer smo uporabili različne deleže porogenega topila, ki so variirali med 0 in 200 vol. % glede na volumen monomerov. Produkt je bil krhek material, pri čemer se je z nižjimi deleži porogena tvoril material z neporozno morfologijo, z višjimi deleži pa t.i. cvetačna morfologija. S polimerizacijo zunanje faze emulzij z visokim deležem notranje faze, inducirano termično ali s fotopolimerizacijo ter uporabo zamreževala v deležih od 5 mol % do 25 mol %, smo pridobili monolitne materiale s celično morfologijo. Pore v teh materialih so bile raznolike tako po obliki kot po velikosti. Materiale smo karakterizirali z vrstičnim elektronskim mikroskopom za določitev morfologije,FTIR spektroskopijo in elementno analizo za določitev kemijske sestave ter porozimetrijo za določitev porazdelitve velikosti por in specifične površine.
Sintetizirana in okarakterizirana poli(glicidil metakrilat-ko-etilen glikol dimetakrilatna) zrna smo uporabili kot nosilce za imobilizacijo encima lipaze iz Candida cylindracea. Imobilizacijo encima smo izvedli na poroznih in neporoznih zrnih, tako z uporabo distančnika in mrežnega zamreževalca kot brez njiju. Imobilizacija je bila uspešna v vseh primerih, pri čemer je bila nekoliko bolj učinkovita ob uporabi distančnika in mrežnega zamreževalca, kar smo potrdili s testno reakcijo hidrolize 4-nitrofenil butirata. Učinkovitost vezave encima smo preverjali z določanjem koncentracije proteina pred in po imobilizaciji z Bradfordovo metodo. Keywords: poliHIPE material, HIP emulzija, suspenzijska polimerizacija, imobilizacija encima, Lipaza Candida Cylindracea Published in DKUM: 04.10.2024; Views: 0; Downloads: 5 Full text (5,33 MB) |
2. Makroporozna Al₂O₃ keramika iz polimernih kompozitov-sinteza in katalitske lastnostNina Štajnfelzer, 2024, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu smo se osredotočili na sintezo poroznih kompozitnih materialov, ki združujejo večfunkcionalne akrilate in delce aluminijevega oksida (Al₂O₃). Namen raziskave je bil pridobiti visoko porozen kompozitni material z nadzorovano velikostjo in obliko por ter s sintranjem le tega izdelati porozno keramiko za potencialno uporabo kot trdni nosilec za katalizatorje. Sintezo smo izvedli s fotopolimerizacijo kontinuirne faze emulzije z visokim deležem notranje faze, kjer je zunanja faza, ki je vsebovala akrilatne monomere in delce Al₂O₃, tvorila osnovo kopozitnega materiala. Preučevali smo vpliv različnih monomerov, topil in surfaktantov na stabilnost in morfologijo visoko poroznih kompozitov z odprto celično strukturo in možnost priprave porozne keramike-direktno s sintranjem pripravljenih kompozitnih materialov.
Morfologijo kompozitov in keramike na osnovi Al₂O₃ smo okarakterizirali z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Iz SEM posnetkov je razvidno, da smo pridobili odprto porozne kompozitne materiale, s primarnimi porami velikosti okoli 20 µm v primeru kompozitov Sartomer 492/Al2O3. Z eksperimenti adsorpcije/desorpcije dušika z uporabo BET metode smo izmerili nizke specifične površine (do 2 m²/g), ki smo jih izboljšali s polimerizacijo 6-funkcionalnega dipentaeritritol heksaakrilata (DPHA) in 5-funkcionalnega pentaeritritol tetraakrilata (PETA). Kompozitni materiali pripravljeni s polimerizacijo 6-funkcionalnega akrilata, so izkazali povišano BET specifično površino (7 m²/g) in pa slabše definirano odprto celično strukturo. S kopolimerizacijo DPHA ali PETA z metil metakrilatom (MMA) se odprtocelična struktura kompozitov poruši.
Kompozite z odprto porozno celično morfologijo smo sintrali, kar je privedlo do nastanka poroznega keramičnega materiala na osnovi Al₂O₃ z enako morfologijo kot polimerni kompozitni prekurzorji. Keywords: porozna keramika, poliHIPE, aluminijev oksid, sintranje, porozni kompozitni materiali Published in DKUM: 11.09.2024; Views: 32; Downloads: 13 Full text (5,98 MB) |
3. Sinteza in karakterizacija vanilin metakrilata kot prekurzorja za visoko porozne polimereMaja Mraz, 2024, undergraduate thesis Abstract: V okviru diplomske naloge smo si zadali dva glavna cilja: sintetizirati vanilin metakrilat (VMA) in ga uporabiti kot monomer pri nadaljnji polimerizaciji za sintezo poroznega polimera. Vanilin metakrilat smo sintetizirali iz vanilina in anhidrida metakrilne kisline pri različnih reakcijskih pogojih, kjer smo spreminjali čas reakcije (48 ur in 120 ur) in jo izvajali v različnih atmosferah (na zraku in v dušikovi atmosferi). Nastali vanilin metakrilat smo okarakterizirali z infrardečo (FTIR) spektroskopijo, jedrsko magnetno resonanco (NMR) in elementno analizo (EA). Na podlagi analiz smo pri vseh pogojih potrdili nastanek vanilin metakrilata. Ugotovili smo, da je učinkovitost reakcije boljša pri daljšem reakcijskem času in v prisotnosti inertne atmosfere.
Nato smo iz VMA in etilen glikol dimetakrilata (EGDMA) pripravili kopolimer poli(VMA-ko-EGDMA) s polimerizacijo v raztopini in s polimerizacijo kontinuirane faze emulzije z visokim deležem notranje faze (HIP emulzije). V obeh primerih je polimerizacija potekala s fotoiniciatorjem Irgacure 819. Pri polimerizaciji v raztopini smo kot topilo uporabili različne deleže toluena, da bi raziskali vpliv topila na morfologijo polimera. Nastali poli(VMA-ko-EGDMA) smo okarakterizirali s FTIR spektroskopijo, elementno analizo, vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) za preučevanje morfologije monolitov in porozimetrom po Brunauer-Emmett-Teller (BET) metodi za določevanje specifične površine materiala. Neporozen polimer smo dobili le pri najnižji vsebnosti toluena, medtem ko smo pri višjih vsebnostih dobili porozen material. Pri polimerizaciji HIP emulzije smo poleg VMA in EGDMA uporabili še surfaktant Hypermer B246 za stabilizacijo emulzije, kot notranjo fazo pa vodno raztopino kalcijevega klorida heksahidrata. Nastali poli(VMA-ko-EGDMA) monoliti so bili zelo krhki, zato smo v monomerno fazo dodali še monomer 2-etilheksil akrilat (EHA), ki poveča prosti volumen polimera in s tem elastičnost materiala, kar se je v našem primeru tudi potrdilo. Nastale poli(VMA-ko-EGDMA) in poli(VMA-ko-EGDMA-ko-EHA) monolite smo nato okarakterizirali s FTIR spektroskopijo, elementno analizo, vrstičnim elektronskim mikroskopom in porozimetrom. S FTIR spektroskopijo in elementno analizo smo dokazali vključitev monomerov v polimerno verigo, s SEM-om pa smo ugotovili, da imajo poli(VMA-ko-EGDMA) monoliti odprto celično strukturo, medtem ko je pri poli(VMA-ko-EGDMA-ko-EHA) morfologija bikontinuirna. Keywords: porozni polimeri, HIP – emulzija, poliHIPE, vanilin metakrilat Published in DKUM: 10.09.2024; Views: 47; Downloads: 22 Full text (5,14 MB) |
4. Sinteza in katalitske lastnosti poroznih TiO2/polimer kompozitovJan Kunej, 2024, undergraduate thesis Abstract: V diplomski nalogi smo uspešno sintetizirali odprto celične visoko porozne kompozitne materiale, sestavljene iz sistema monomer/TiO2 delci. Kot monomer smo uporabili propoksiliran trimetitol propan triakrilat (Sartomer 492) ali trimetilpropan triakrilat (TMPTA). Kompozitne materiale smo pridobili s fotopolimerizacijo monomerne faze emulzije z visokim deležem notranje faze, pri čemer smo TiO2 delce vmešali v monomerno fazo. Pridobljen kompozitni material smo sintrali in morfologijo okarakterizirali z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in jim z adsopcijo/desorpcijo dušika določili specifično površino.
Ugotovili smo, da je stabilizacija prekurzurske emulzije ključna za sintezo odprto celičnega poroznega kompozitnega materiala in da predvsem dodatek surfaktanta poli(etilen glikol)-blok-poli(propilen glikol)-blok-poli(etilen glikol) (PEL 121) v monomerno fazo emulzije ugodno vpliva na stabilnost le te in na povezovalno strukturo por. Obenem smo ugotovili, da je za nastanek odprto celične strukture por materialov pomembna disperznost delcev, ki je v zadostni meri ne dosežemo le z dodatkom disperzijskega sredstava (BYK 118), pač pa s predhodno sonifikacijo TiO2 delcev.
Porozne kompozitne materiale smo sintrali pri temperaturi 1150 °C, s temperaturnim korakom 0,5 °C/min. Morfologija končnega keramičnega TiO2 monolita je bila zelo podobna predhodnemu polimernemu kompozitu, ki vsebuje tridimenzionalno odprto celično strukturo s primarnimi porami s povprečnim premerom okoli 3,5 μm in sekundarnimi porami velikosti 0,5 μm. Keywords: poliHIPE, TiO2 delci, sintranje, kompozitni materiali, porozna keramika Published in DKUM: 10.09.2024; Views: 29; Downloads: 7 Full text (3,88 MB) |
5. Vpliv iniciatorja in zamreženja na odzivnost hidrogel/stiren dvodomenskih poroznih polimerovDomen Slemenšek, 2024, master's thesis Abstract: Magistrsko delo predstavlja rezultate sinteze in proučevanja vplivov iniciatorja, zamreženja in drugih dejavnikov na dvodomenski porozni polimer. Ena domena je hidrogel, ki vsebuje akrilno kislino zamreženo z N,N'-metilenbis(akrilamid)-om, medtem ko druga domena, v kateri se ta hidrogel nahaja, vsebuje stiren zamrežen z divinilbenzenom. Tako se hidrogelu omeji prostor za nabrekanje in s tem poveča uporabnost. Polimer smo sintetizirali z verižno radikalsko polimerizacijo emulzije z visokim deležem notranje faze.
Pomembno je bilo zagotoviti stabilnost emulzije, da ni prišlo do ločevanja faz. Monoliti so bili bele barve, togi, krhki in porozni, s sposobnostjo absorbiranja velike količine vode, kar je glavna lastnost hidrogelov. Najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na absorpcijo vode, je bil delež zamreženja z divinilbenzenom. Uspešnejša kot je bila polimerizacija, višja je bila absorpcija vode.
Karakterizacijo smo izvedli z vrstičnim elektronskim mikroskopom, gravimetrijo in testiranjem absorpcije vode. Material lahko okarakteriziramo kot mikrogel v polimerni matriki, vendar bi to bilo potrebno potrditi s presevnim elektronskim mikroskopom zaradi omejitev vrstičnega elektronskega mikroskopa. Keywords: poliHIPE, hidrogel, dvodomenski porozni polimer, stiren, divinil benzen, akrilna kislina, N, N′-metilenbis(akrilamid), verižna radikalska polimerizacija, absorpcija vode Published in DKUM: 03.09.2024; Views: 56; Downloads: 9 Full text (8,72 MB) |
6. Porozne membrane na osnovi poli(etilen glikola) kot matrike za rast celicNika Skušek, 2024, master's thesis Abstract: Zdravljenje poškodb ali s starostjo povezanih bolezni predstavlja velik izziv v trenutni klinični praksi. Transplantati, ki se pri tem uporabljajo, imajo številne pomanjkljivosti kot je razpoložljivost donorskih tkiv, invazivnost kirurških posegov in možnost okužbe ali zavrnitve tkiva. Zaradi tega se na biomedicinskem področju vse bolj uveljavlja tkivno inženirstvo, ki temelji na uporabi matrik iz različnih biomaterialov. Za sintezo le-teh se uporabljajo tudi porozni polimerni materiali pripravljeni z uporabo emulzij z visokim deležem notranje faze. V magistrskem delu smo sintetizirali porozne poliHIPE membrane na osnovi poli(etilen glikol) diakrilata in poli(etilen glikol) dimetakrilata v kombinaciji z 2-hidroksietil metakrilatom. Z namenom izboljšanja celične proliferacije preko povečanja povprečnih premerov por smo spreminjali parametre priprave emulzij. Spreminjali smo koncentracijo surfaktanta, temperaturo, hitrost mešanja in formulacijam dodajali različna topila. Dobljeno morfologijo smo preučili z uporabo vrstične elektronske mikroskopije (SEM) in na podlagi dobljenih slik izmerili velikosti primarnih, sekundarnih in površinskih por, ki so značilne za poliHIPE materiale. Izbrane vzorce smo uporabili za testiranje metabolne aktivnosti celičnih kultur WM-266-4 (ATCC®) in NHEK (PromoCell). Na podlagi karakterističnih signalov na FTIR spektrih smo preverili uspešnost sinteze. Nenazadnje smo določili še celokupno gostoto in poroznost s pomočjo GeoPyc analizatorja gostote ter lastnosti razgradnje s termogravimetrično analizo (TGA). Keywords: poliHIPE, tkivno inženirstvo, poli(etilen glikol), metabolna aktivnost celic, PEGDMA/PEGDA Published in DKUM: 21.08.2024; Views: 106; Downloads: 17 Full text (4,54 MB) |
7. Priprava fluoro-poliHIPE materialov iz multifunkcionalnih akrilatovNastja Slavič, 2024, master's thesis Abstract: Uspeh razvoja polimerov in veliko povpraševanje po polimernih izdelkih s strani hitro rastočega svetovnega prebivalstva se odraža v naraščajoči proizvodnji polimerov. Precejšni del proizvodnje predstavljajo porozni polimeri. Le-ti se zaradi svoje visoke specifične površine, nizke gostote, pretočnosti in zmožnosti kontroliranja morfologije uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so odstranjevanje onesnaževalcev iz okolja, adsorpcija plinov, kataliza, tkivno inženirstvo, kromatografija, separacijske membrane, matrike za nadzorovano sproščanje zdravilnih učinkovin in pametni materiali.
V okviru magistrske naloge smo sintetizirali fluoro-poliHIPE materiale z različnimi stopnjami zamreženja (10 %, 20 % in 40 %) in jih primerjali z njihovimi nefluoriranimi analogi. Porozne polimere smo pripravili s polimerizacijo emulzij z visokim deležem notranje faze (HIPE). Kot monomer smo uporabili 2,2,2-trifluoroetil metakrilat oziroma etil metakrilat (TFEMA oz. EMA), ki smo ga zamrežili z uporabo različnih zamreževal (trimetilolpropan triakrilata (TMPTA), etilenglikol dimetakrilata (EGDMA), dipentaeritritol heksaakrilata (DPEHA) in pentaeritritol tetraakrilata (PETA)). Za uspešnost sinteze poliHIPE vzorcev je bila najpomembnejša stabilizacija emulzije. To smo uspešno dosegli z ustrezno izbiro vrste in koncentracije surfaktanta (Hypermer B246) in raztopine soli (1,78 % raztopina CaCl2 ∙ 6H2O), ki je predstavljala vodno fazo. Kot topilo smo izbrali toluen, za iniciacijo proste radikalske polimerizacije pa smo uporabili termični iniciator α,α'-azoisobutironitril (AIBN). Polimere smo očistili s kontinuiranim spiranjem v Soxhletovem aparatu z izopropanolom in jih okarakterizirali z različnimi metodami. S Fourierovo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR) smo preučili kemijsko sestavo sintetiziranih polimerov. Morfologijo pripravljenih poliHIPE materialov smo preučili z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM), specifično površino polimerov pa smo določili z uporabo Brunauer-Emmett-Tellerjeve (BET) metode. Navsezadnje smo s termogravimetrično analizo (TGA) preverili termično stabilnost pripravljenih poroznih polimerov. Keywords: HIP emulzije, poliHIPE, porozni polimeri, polimerizacija, fluoropolimeri Published in DKUM: 21.08.2024; Views: 77; Downloads: 23 Full text (4,94 MB) |
8. Zamreževanje peg polimerov z multifunkcionalnimi tioli s klik kemijo : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeTomaž Pogelšek, 2024, undergraduate thesis Abstract: V diplomski nalogi je prikazana tiol-en polimerizacija za pripravo poroznih polimerov iz pentaeritritol tetra(3-merkaptopropionata) in polietilen glikol diakrilata ali polietilen glikol dimetakrilata. Željene materiale z odprto porozno strukturo smo poskušali pridobiti s spreminjanjem razmerja med monomerom in oligomerom ali dodajanjem novih monomerov. Vzorce smo po pripravi analizirali z vrstičnim elektronskim mikroskopom, GeoPyck 1365 densiometrom in FT-IR spektrofotometrom. Pripravili smo vzorce, ki imajo na nekaterih delih poliHIPE strukturo na drugih pa nekaj med poliHIPE in bikontinuirno strukturo. Sklepamo, da je do tega prišlo zaradi fazne inverzije. Keywords: : poliHIPE, bikontinuirna struktura, polimer Published in DKUM: 21.06.2024; Views: 179; Downloads: 28 Full text (4,81 MB) |
9. Vpliv naknadnega zamreženja poli(stiren-ko-divinilbenzena) na površinske lastnosti : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeMiha Cafuta, 2024, undergraduate thesis Abstract: Visoko porozni polimerni materiali predstavljajo ključno kategorijo materialov zaradi njihovih številnih prednosti, ki omogočajo uporabo na različnih področjih. Ti materiali so izjemno uporabni pri filtraciji in ločevanju različnih snovi, vključno s plini, tekočinami in trdnimi delci. Poleg tega imajo pomembno vlogo v biomedicini, kjer se uporabljajo za izdelavo nosilcev za zdravila, implantatov in bioloških senzorjev, zaradi svoje biokompatibilnosti, porozne strukture in sposobnosti nadzorovanega sproščanja zdravilnih učinkovin. Na področju katalize visoko porozni polimerni materiali služijo kot nosilci katalizatorjev, kar omogoča povečanje učinkovitosti kemičnih reakcij z zagotavljanjem velike površine za nanašanje katalizatorjev. Poleg tega so uporabni tudi za odstranjevanje onesnaževal iz vode, zraka in drugih tekočin ter kot učinkovita termalna izolacija v gradbeništvu. V elektrokemičnih aplikacijah, kot so baterije, gorivne celice in druge naprave, se visoko porozni polimerni materiali uporabljajo kot elektrode zaradi njihove visoke specifične površine in poroznosti, kar omogoča boljše elektrokemične reakcije.
V okviru diplomske naloge smo sintetizirali visoko porozne polimerne materiale na osnovi stirena in divinilbenzena ter preverili njihovo kemijsko sestavo s FTIR spektroskopijo in elementno analizo, morfologijo s pomočjo vrstičnega elektronskega mikroskopa ter specifično površino in volumsko porazdelitev por s porozimetrijo. Uspešno smo polimerizirali emulzije z visokim deležem notranje faze z različnimi deleži stirena in divinilbenzena. Opazili smo, da z naraščanjem deleža divinilbenzena velikost por pada, medtem ko se specifična površina z naraščanjem deleža divinilbenzena povečuje do 50 mol%, nato pa začne padati. Na primer, material s 10 mol% divinilbenzena je imel velikost primarnih por 29,0±3,9 μm in specifično površino 6,9 m2/g, medtem ko so bile pore materiala s 50 mol% divinilbenzena velike 24,1±3,2 μm, s specifično površino 62,7 m2/g. Material z 80 mol% divinilbenzena je imel pore velike 19,2±2,6 μm in specifično površino 29,5 m2/g.
Za mnoge aplikacije je zaželena višja specifična površina materialov ali prisotnost funkcionalnih skupin, ki lahko katalizirajo druge kemijske reakcije. V ta namen smo poli(stiren-ko-divinilbenzen) naknadno hiperzamrežili s tiol-en klik polimerizacijo in uvedbo monomera pentaeritritol tetrakis(3-merkaptopropionata). FTIR spektroskopija in elementna analiza sta potrdili vključenost pentaeritritol tetrakis(3-merkaptopropionata) v polimerno verigo. Kljub temu je bilo ugotovljeno, da se specifična površina ni povečala, temveč je celo upadla. Naknadno hiperzamreženje ni bilo uspešno. Keywords: polimeri, monomeri, poliHIPE, zamreženje, tiol-en klik, porozen Published in DKUM: 07.05.2024; Views: 301; Downloads: 41 Full text (4,29 MB) |
10. Polimerizacija zamreženega odzivnega polimera na osnovi akrilamida : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeSara Kupec, 2024, undergraduate thesis Abstract: V okviru diplomskega dela smo pripravili visoko porozne poli(N-izopropilakrilamid-ko-N,N'-metilenbisakrilamidne) polimere z različnimi stopnjami zamreženja s polimerizacijo kontinuirne (monomerne) faze emulzije z visokim deležem notranje faze. Monomerna faza emulzije je bila sestavljena iz monomerov, topila, surfaktanta in fotoiniciatorja Irgacure-819. Kot monomere smo uporabili N-izopropilakrilamid (NIPAm) in N,N'-metilenbisakrilamid (MBAA) kot zamreževalo. Monomere smo raztopili v mešanici topila etanola in vode. Emulzije smo stabilizirali z mešanico surfaktantov Pluronic L-121 in Triton x-405. Kot notranjo fazo emulzije pa smo uporabili cikloheksan (80 vol.%). Uspešnost polimerizacije smo preverili z gravimetrijo in s FT-IR spektroskopijo, s katero smo potrdili prisotnost karakterističnih funkcionalnih skupin v polimeru. Za preučevanje poliHIPE morfologije smo uporabili vrstično elektronsko mikroskopijo, z absorpcijo/desorpcijo dušika po Brunauer-Emmett-Teller (BET) metodi pa smo določili BET specifično površino poroznih polimerov. Ugotovili smo, da pri višji stopnji zamreženja (30 mol.% MBAA) dobimo polimere s tipično porozno poliHIPE morfologijo, ki se po polimerizaciji minimalno skrčijo. Materiali z nižjim odstotkom zamreženosti pa so imeli zaradi skrčenja materiala po polimerizaciji slabšo oz. bolj porušeno poliHIPE strukturo por. Vsi poliHIPE materiali na osnovi akrilamidov so imeli relativno nizko BET specifično površino (do 30 m2/g) in visok izkoristek polimerizacije (višji od 90%). Nadaljnji razvoj takšnih materialov bi ogromno doprinesel na področju biomedicinskih aplikacij, kontroliranem sproščanju zdravil in filtracijskih sistemih. Keywords: fotopolimerizacija, HIPE, poliHIPE materiali, poliNIPAm, FT-IR, SEM Published in DKUM: 26.04.2024; Views: 183; Downloads: 26 Full text (2,80 MB) |