1. Sinteza funkcionaliziranih nanoceluloznih hibridov z ekstrakti avokada (Persea americana) s protibakterijskim delovanjem : doctoral dissertationKaja Kupnik, 2024, doctoral dissertation Abstract: Naraščajoč problem protimikrobne rezistence (AMR) zahteva iskanje novih, alternativnih ter varnih protimikrobnih sredstev, pridobljenih iz naravnih virov, ki bi z različnimi mehanizmi omogočili učinkovito zaviranje rasti mikroorganizmov.
V ta namen smo se v sklopu doktorske disertacije sprva osredotočili na pridobivanje protimikrobno učinkovitih ekstraktov iz koščic avokada (ASE), ki so neužitne ter jih tretiramo kot odpadno biomaso, po drugi strani pa predstavljajo bogat vir biološko aktivnih spojin. Ker ekstrakcijska metoda ter topilo izjemno vplivata na vsebnost ter encimsko, antioksidativno in protimikrobno aktivnost pridobljenih ASE, smo primerjali učinkovitost ultrazvočne (UE) ter Soxhlet (SE) ekstrakcije, z bolj zeleno in trajnostno naravnano ekstrakcijo s superkritičnimi fluidi (SFE). Visoke vsebnosti izbranih fenolnih spojin v ASE so pripomogle k dobremu antioksidativnemu ter protimikrobnemu potencialu testiranih ASE, ki so zavirali rast kar 13 od 15 testiranih mikroorganizmov z izjemno nizkimi vrednostmi minimalnih inhibitornih koncentracij (MIC). ASE, pridobljen s SFE, je izkazal najvišjo vsebnost totalnih fenolov in proteinov, vseboval je 12 od 14 izbranih fenolnih spojin. Vseboval je tudi vse proučevane encime z visoko aktivnostjo ter bil najbolj učinkovit pri zaviranju rasti testnih mikroorganizmov.
Za nadaljnjo uporabo ASE je pomembna tudi njihova inkorporacija v biokompatibilen, netoksičen ter mehansko primeren nosilec, ki omogoča nadzorovano in trajno sproščanje biološko aktivnih spojin. Nanoceluloza (NC) s svojimi lastnostmi predstavlja velik potencial kot funkcionalni nosilec, zato je v nadaljevanju doktorske disertacije predstavljena sinteza NC materialov in njenih hibridov s protibakterijskim delovanjem.
Z optimizacijo postopka biosinteze iz bakterij rodu Komagataeibacter smo pripravili bakterijsko nanocelulozo (BNC) v obliki membran in kroglic ter proučili njihovo morfologijo ter kemijsko sestavo. Ugotovljeno je bilo, da tako izbor bakterijskega seva kot pogoji gojenja pomembno vplivajo na produktivnost, obliko, lastnosti in kakovost BNC. K. xylinus predstavlja sev bakterij, ki zagotavljajo hitro (3 dni) in visoko produktivnost (do 518,4 g/L) kristalinične (80,56 %) BNC v obliki membran in kroglic.
Sledila je priprava funkcionaliziranih nanoceluloznih hibridov z ASE za namene protibakterijskega delovanja in možne uporabe sintetiziranih hibridov kot oblog pri celjenju ran. V ta namen so bili ASE inkorporirani v dva različna tipa NC materialov, BNC in nanofibrilirano celulozo (CNF). Proučevana je bila njihova morfologija, kemijska sestava ter sproščanje ASE iz NC nosilcev. Izvedli smo tudi študijo protibakterijske učinkovitost nanoceluloznih hibridov z ASE proti Escherichia coli in Staphylococcus aureus, bakterijama povezanima s kožnimi boleznimi in AMR. Določitev hidrodinamične velikosti delcev, zeta potenciala ter indeksa polidisperznosti ASE je omogočila dodatno razlago možnih mehanizmov protibakterijske aktivnosti.
Biohibrid BNC, modificirana z ASE, je izkazala odlično bakteriostatično in baktericidno aktivnost, s sposobnostjo adsorpcije visokih koncentracij ASE (do 72,89 mg na kroglico in do 46,61 mg na 1 cm2 membrane). Biohibridi BNC/ASE predstavljajo sinergistični sistem, v katerem BNC zagotavlja ustrezen desorpcijski kinetični profil, da omogoči sproščanje protibakterijskih učinkovin ASE. Prav tako pa visoka stopnja nabrekanja in lastnost zadrževanja vode izkazujeta primernost biohibridov za različne aplikacije povezane z regenerativno medicino kože in celjenjem ran.
CNF, modificirana z ASE (do 14,2 mg na 1 cm2 filma), je prav tako izkazala izjemne protibakterijske lastnosti (do 100 % redukcija z log R do 5,64), primerljive s CNF filmi, modificiranimi z antibiotikom klindamicinom (do 100 % redukcija z log R do 6,50). Študija kinetike sproščanja ASE je prikazala odzivnost CNF filmov na različna pH okolja (pH 7,4 in 5,5), kar izkazuje dodaten potencial ter možen pozitiven učinek pri celjenju ran.
Keywords: avokado, ekstrakcija, nanoceluloza, protimikrobna aktivnost, dostava zdravil
Published in DKUM: 30.09.2024; Views: 0; Downloads: 17
 Full text (5,28 MB) |
2. Magnetna nanoceluloza iz praproti Polypodiophyta za odstranjevanje težkih kovin : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeUrša Podgoršek, 2024, undergraduate thesis Abstract: Industrija močno vpliva na ekosistem, saj odpadne vode, ki vsebujejo težke kovine, pogosto niso pravilno prečiščene pred izpustom v okolje, zato so pomembne metode čiščenja. Najpogostejša je adsorpcija, saj je enostavna in učinkovita. Kot adsorbent se v zadnjem času vse bolj uporabljajo naravni polimeri, saj so biorazgradljivi. V diplomskem delu smo se osredotočili na magnentno nanocelulozo.
Cilj diplomske naloge je bil uspešno izolirati nanocelulozo iz praproti Polypodiophyta in uspešno sintetizirati magnetno nanocelulozo s pomočjo železovih Fe(II) in Fe(III) ionov, katero smo nadalje uporabili kot adsorbent pri odstranjevanju težkih kovin iz vodnega medija.
Potrebno je bilo določiti optimalne pogoje raztopine K2Cr2O7 in magnetne nanoceluloze za največji učinek adsorpcije. Osredotočili smo se na izbiro pH raztopine K2Cr2O7 in izbiro masne koncentracije adsorbenta.
Uspešno smo pripravili magnetno nanocelulozo in jo nadalje uporabili pri odstranjevanju Cr(VI) iz vodnega medija.
Ugotovili smo, da se Cr(VI) adsorbirajo v kislem mediju. Največji učinek adsorpcije smo dosegli pri pH vrednosti 3. Pri izbiri γ smo ugotovili, da večja kot je površina adsorbenta, hitreje se bodo Cr(VI) vezali na aktivna prosta mesta in prej bomo dosegli večje učinke adsorpcije. V našem primeru smo dosegli največji učinek adsorpcije pri γ magnetne nanoceluloze 5,00 mg/mL.
Keywords: nanoceluloza, magnetna nanoceluloza, težke kovine, krom
Published in DKUM: 19.09.2024; Views: 0; Downloads: 18
Full text (1,53 MB) |
3. Sinteza membran in kroglic bakterijske nanoceluloze kot potencialnih sistemov za sproščanje bioaktivnih komponentTara Tratnjek, 2024, master's thesis Abstract: Nanoceluloza, še posebej tista, ki izvira iz naravnih virov, kaže ogromen potencial za uporabo na različnih področjih, kot so toplotnoizolacijski materiali, biomedicinsko inženirstvo, embalaža, kompoziti itd. Raziskave in razvoj na tem področju se še naprej širijo, kar odpira nove možnosti za uporabo tega naravnega polimera v tehnologiji in medicini.
V magistrski nalogi smo za sintezo bakterijske nanoceluloze (BNC) uporabili bakterijo rodu Komagataeibacter in proučevali vpliv različnih parametrov na produktivnost BNC.
V eksperimentalnem delu smo z uporabo statičnega gojenja pridobili BNC v obliki membran, z uporabo dinamičnega gojenja pa BNC v obliki kroglic.
Ugotovili smo, da produktivnost bakterije Komagataeibacter narašča z naraščanjem časa gojenja, medtem ko hitrost stresanja vpliva na število, premer in maso proizvedenih BNC kroglic.
Za dosego protibakterijske učinkovitosti BNC kroglic smo le-te modificirali z naravnim ekstraktom iz koščic avokada ter proučili kinetiko sproščanja ekstrakta iz BNC kroglic.
Z uporabo bioreaktorja je bil proces pridobivanja BNC kroglic prenesen tudi iz laboratorijskega v polindustrijsko merilo.
Keywords: bakterijska nanoceluloza, bioreaktor, FTIR, Komagataeibacter xylinus, SEM, protibakterijska aktivnost
Published in DKUM: 19.09.2024; Views: 0; Downloads: 10
Full text (4,65 MB) |
4. VPLIV TISKANJA NANOMATERIALOV NA TOPLOTNO-OGNJEVARNE IN TERMOFIZIOLOŠKE LASTNOSTI TKANINE : doktorska disertacijaTjaša Kolar, 2022, doctoral dissertation Abstract: Namen doktorske disertacije je bil preučiti učinek uporabe ekonomsko in ekološko sprejemljivejših nanodelcev Al-hidroksida (v primerjavi s SWCNT) kot zaviralcev gorenja in načina njihovega nanosa (v kombinaciji s hidrofilno PCNF ali hidrofobno AP) na izboljšanje termofizioloških, toplotnih in mehanskih lastnosti ognjevarno-zaščitne tkanine. Analizirana sta bila vpliva finosti šablone (60 in 135 mesh) in postopka tiskanja (enoslojno ali dvoslojno na hrbtni strani ali enoslojno na obeh straneh).
V prvem delu disertacije je bil preučen vpliv različno velikih (20–50 nm) ATH/AMH ND na toplotno stabilnost filmov MFC. Toplotno najstabilnejši film z 0,15 ut% dodatkom 20 nm AMH ND in začetkom večstopenjske razgradnje pri 305 °C je v primerjavi s filmom iz čiste MFC imel 20 % višji ostanek pri 600 °C ter 42 % nižjo specifično toplotno kapaciteto. Prav tako je bil film prilagodljiv, optično transparenten (95 %), hidrofoben (68°), z natezno trdnostjo 69 MPa in elastičnim modulom 5,7 GPa ter nizko prepustnostjo kisika (2.192 cm3/m2/dan).
V drugem delu disertacije je tkanina zaradi sinergističnih učinkov 1,5 ut% PCNF in 6,7 ut% ATH ND enostranskega dvoslojnega nanosa na hrbtni strani zadržala do 30 % visoko intenzivnega toplotnega toka (21 kW/m2), izkazala 15 °C boljšo temperaturno stabilnost, 11 s daljši čas do vžiga, zmanjšano količino sproščene toplote (za 60 %) in dima (za 75 %) ter izrazito asimetrično omočljivost (lice CA – 36°, hrbet CA – 121°) ob povečanem prenosu vodne pare (17 %) in toplote (22 %). Tkanina, tiskana z 0,4 ut% SWCNT v AP na hrbtni strani in 1,5 ut% PCNF na lični, je imela poleg izboljšane toplotne zaščite (18 °C boljša temperaturna stabilnost), termofiziološkega udobja (25 % povišan prenos toplote, 17 % vodne pare) in asimetrične omočljivosti (lice CA – 48°, hrbet CA – 129°) tudi visoko UV-zaščito (UPF 109), brez spremembe barve. Na strani z nanesenimi SWCNT je tkanina z električno prevodnostjo (4,9 · 10–4 S/cm) izkazala tudi potencial za antistatično zaščito ter zaščito pred elektromagnetnim sevanjem.
Keywords: toplotno-ognjevarna tkanina, termofiziološke lastnosti, fibrilirana nanoceluloza, nanodelci aluminijevega hidroksida, enoplastne ogljikove nanocevke, šablonsko tiskanje
Published in DKUM: 30.11.2022; Views: 920; Downloads: 89
Full text (8,37 MB) |
5. Valorizacija storžev iglavcev za pridobivanje vrednih komponent : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeMihaela Švec, 2022, master's thesis Abstract: Storži so reproduktivna struktura iglavcev in predstavljajo odpadno lignocelulozno biomaso bogato s fenolnimi spojinami, tanini, ogljikovimi hidrati, sladkorji in njihovimi derivati. Le-te vredne komponente je možno iz storžev iglavcev pridobiti s pomočjo podkritične vode, kjer je voda segreta med 100 in 374 °C, pri dovolj visokem tlaku, da ohrani tekoče stanje. V okviru magistrske naloge smo storže ekstrahirali s podkritično vodo pri temperaturah od 120 do 250 °C in reakcijskih časih od 15 do 60 min. Za primerjavo smo izvedli še konvencionalno ekstrakcijo z uporabo 50 % vodne raztopine acetona in 100 % acetona. S spektrofotometričnimi metodami smo v ekstraktih storžev določili vsebnosti vrednih komponent kot tudi antioksidativnost. S HPLC metodo smo določili vsebnosti sladkorjev in furfuralov. Maksimalni izkoristek ekstrakcije je znašal 29,36 % in smo ga dosegli z uporabo podkritične vode kot medija pri 200 °C in 15 min. Najvišjo vsebnost totalnih fenolov smo določili pri 150 °C ter 15 min, kjer je količina izoliranih fenolov znašala 39,86 mg GA/g materiala. Pri teh reakcijskih pogojih smo določili tudi najvišjo antioksidativno aktivnost ekstrakta (83,12 %). Maksimalno vsebnost totalnih taninov smo določili pri 150 °C ter 60 min, kjer smo izolirali 25,85 mg TA/g materiala. Najvišjo koncentracijo celokupnih ogljikovih hidratov smo določili pri 180 °C in 15 min (7,94 mg TOH/g materiala), medtem ko smo največ sladkorjev in furfuralov določili pri 200 °C ter reakcijskih časih 30 in 60 min. Prav tako smo v sklopu magistrske naloge skušali iz borovih storžev pridobiti nanocelulozo po kemijski metodi in tudi z ekstrakcijo s podkritično vodo. Pridobljeno nanocelulozo smo analizirali s FTIR analizo in ji prav tako določili tudi velikost delcev. Najvišji izkoristek nanoceluloze smo določili pri 150 °C in 30 min, ki je znašal 8,67 %.
Keywords: storži, odpadna biomasa, podkritična voda, vredne komponente, antioksidativnost, nanoceluloza
Published in DKUM: 28.11.2022; Views: 703; Downloads: 112
Full text (5,87 MB) |
6. Izolacija mikro in nanoceluloze iz rastlinskih materialovMonika Dokl, 2018, undergraduate thesis Abstract: Nanoceluloza s časom pridobiva vse več pozornosti, saj velja za material z dobrimi mehanskimi in termičnimi lastnostmi. Uporablja se v številnih aplikacijah, kjer se dodaja k drugim materialom in tako izboljša njihove lastnosti. Zaradi razširjenosti, nizke cene in odličnih lastnosti lahko nanocelulozo proizvajamo trajnostno in obnovljivo. V diplomskem delu smo iz praproti Polypodiopsida celulozo izolirali na tri različne načine. Vsi postopki so zajemali začetno mehansko obdelavo in kasnejšo kemijsko obdelavo. Kemijski postopki so vsebovali alkalno in kislinsko obdelavo, obdelavo z vodikovim peroksidom in obdelavo z žveplovo (VI) kislino. Spreminjali smo časovna obdobja naštetih obdelav. Vzorci so bili analizirani s Fourierjevo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR), termogravimetrično analizo (TGA), diferenčno dinamično kalorimetrijo (DSC), dinamičnim sipanjem svetlobe (DLS), vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) in energijsko disperzijsko spektrometrijo (EDS). S FTIR analizo smo potrdili prisotnost celuloze, hemiceluloze in lignina, z EDS analizo pa vsebnost ogljika in kisika. S TGA in DSC smo daljšo alkalno obdelavo označili za najuspešnejšo pri zagotavljanju termične stabilnosti. S SEM in DLS metodo smo postopek, ki je vseboval daljšo obdelavo z vodikovim peroksidom, označili za najuspešnejšega, saj smo v tem primeru dobili nanocelulozo.
Keywords: celuloza, nanoceluloza, mikroceluloza, izolacija, rastlinski material
Published in DKUM: 05.10.2018; Views: 1974; Downloads: 188
Full text (4,10 MB) |
7. Sinteza in izolacija nanoceluloze iz bakterije Gluconacetobacter xylinusStaša Matis, 2018, master's thesis Abstract: Magistrska naloga zajema izolacijo, sintezo ter karakterizacijo bakterijske nanoceluloze. V prvem delu magistrske naloge smo se osredotočili na pripravo rastnega medija in različnih produkcijskih gojišč ter gojenje bakterije Gluconacetobacter xylinus. V drugem delu smo najprej izolirali bakterijsko nanocelulozo (BNC) iz produkcijskega gojišča z kalcijevim karbonatom ter produkcijskega gojišča s citronsko kislino z obdelavo z natrijevim hidroksidom (NaOH). Na koncu smo oba vzorca BNC karakterizirali z različnimi analiznimi metodami. Z metodami FTIR, SEM in EDS smo dokazali, da sta oba vzorca vsebovala celulozo. Z metodo EDS/DLS pa smo dokazali, da je BNC pridobljena iz medija s citronsko kislino bolj temperaturno obstojna, prav tako se je v tem mediju sintetiziralo največ BNC.
Keywords: bakterijska nanoceluloza, Gluconacetobacter xylinus, FTIR, SEM, EDS, DLS, TGA
Published in DKUM: 23.07.2018; Views: 1372; Downloads: 185
Full text (2,30 MB) |
8. |
9. Izolacija celuloznih nanokristalov z uporabo različnih kislinNuša Kutnjak, 2017, undergraduate thesis Abstract: Celuloza, ki je glavni gradnik celičnih sten v rastlinah, zaradi svoje biorazgradljivosti in obnovljivosti vedno bolj pridobiva pozornost na novih področjih uporabe kot je nanotehnologija. Znanstveniki s pomočjo kislinske hidrolize pridobivajo celulozne nanokristale, ki s svojimi edinstvenimi lastnostmi predstavljajo odličen material za utrjevanje kompozitov, prav tako pa imajo potencial v drugih področjih uporabe. Cilj te diplomske naloge je bil pridobitev celuloznih nanokristalov z uporabo žveplove (VI), fosforne (V), ter klorovodikove kisline. Kot vir celuloze sem uporabila odpadni bombaž iz predilnice Litija. Optimizirala sem pogoje hidrolize pri različnih kislinah ter analizirala dobljene nanokristale.
Keywords: celuloza, nanoceluloza, nanokristali, kislinska hidroliza
Published in DKUM: 03.10.2017; Views: 1602; Downloads: 123
Full text (3,03 MB) |
10. Izolacija nanoceluloze iz biološkega materialaUrša Stradovnik, 2017, undergraduate thesis Abstract: Nanoceluloza je za večino ljudi še ne poznan material, kljub temu da so ga že odkrili v prejšnjem stoletju. Nanocelulozo bi lahko poimenovali kot material prihodnosti. Je produkt, ki je narejen iz celuloze oziroma iz materialov, ki jih najdemo v naravi. Izkoristimo jo lahko v številnih aplikacijah, saj z dodatkom nanoceluloze izboljšamo lastnosti materialov.
Glavni namen diplomskega dela je pridobiti nanocelulozo iz nizkocenovnih materialov ter pridobiti podatke o materialih, iz katerih nanoceluloze še niso izolirali. Nanocelulozo smo izolirali iz štirih različnih materialov: ciprese, praproti, pušpana in storža. Naša želja je pridobiti nanokristalinično celulozo.
V diplomski nalogi je prikazan kemijski postopek izdelave nanoceluloze, pri katerem smo materiale namakali v vodnih raztopinah NaOH, H2O2, HCl in H2SO4 pri povišani temperaturi in pridobili nanovlakna. Posušene vzorce smo analizirali s karakterizacijskimi metodami (določevanje vsebnosti vlage in pepela, rentgentska praškovna difrakcija (XRD), Fourierjeva transformacijska infrardeča spektroskopija (FTIR) in vrstični elektronski mikroskop (SEM)).
Z določevanjem vsebnosti vlage smo ugotovili, da so posušeni vzorci vsebovali vezano vlago. Rezultati vsebnosti pepela pa so pokazali, da so vzorci vsebovali mineralne snovi, ker se te med sežigom niso uničile, saj predstavljajo anorganske snovi, ki so odporne na visoke temperature. Rezultati XRD analize so pokazali, da je imela praprot najvišji indeks kristaliničnosti. Pri FTIR analizi smo dobili zelo podobne spektre za vse štiri materiale. S SEM analizo smo dobili vpogled v strukturo nanoceluloze.
Keywords: celuloza, nanoceluloza, hemiceluloza, izolacija, biološki material
Published in DKUM: 05.07.2017; Views: 2260; Downloads: 277
Full text (3,74 MB) |
