Search the digital library catalog

Abstract: Preko dihanja, oralnega vnosa in drgnjenja ob kožo, smo vsakodnevno izpostavljeni inherentno toksičnim delcem nanometrskih velikosti (nanodelcem). Nanodelci v zraku so še posebej problematični, ker se jim težko izognemo in povzročajo dolgoročne posledice, kot so na primer srčno-žilne bolezni, vnetja, pljučni rak in poškodbe možganov. Za uspešno regulacijo nanodelcev je torej ključna pravilna določitev njihove toksičnosti. Toksičnost v nanotoksikologiji je definirana kot kumulativna doza, dostavljena v sistem, pri kateri še lahko opazimo neželene stranske učinke. Trenutno je najpogosteje v uporabi definicija doze, opredeljena kot razmerje med celotno površino nanodelcev, dostavljenih v sistem, in celotno pričakovano površino tkiva oz. celic. Ta pa ne upošteva lokalnih interakcij in razporeditve doze, ki ključno vplivajo na določitev dejanskega učinka doze na opazovani sistem. Trenutni standard določitve doznega odziva in toksičnosti nanodelcev so tedne trajajoči poskusi na živalih. Kot hitrejša in cenejša alternativa so bili razviti preprosti in napredni modeli in vitro, osnovani na celičnih linijah, ki pa večinoma ne vsebujejo zelo pomembnega gradnika pljuč, pljučnega surfaktanta. Pri razvoju definicije doze smo uporabili preprost model, sestavljen iz celic pljučnega epitelija, pljučnega surfaktanta in cevk iz titanovega dioksida. Stanje pri vdihu nanodelcev smo posnemali tako, da smo na celice najprej napršili pljučni surfaktant in nato nanodelce. V ta namen smo razvili inkubator, v katerem smo lahko surfaktant in nanodelce na sistem in vitro napršili v fizioloških pogojih direktno na mikroskopu z visoko ločljivostjo in hkrati zajemali slike takoj od napršitve nanodelcev vse do nekaj dni po napršitvi. Z izpostavitvijo celic več nanodelcem smo pokazali, da trenutna definicija doze nezadostno opiše dejanski učinek doze v biološkem sistemu. Nezadostno definicijo smo nadgradili z uvedbo interakcijske površine in interakcijske doze, ki sta direktno upoštevali interakcije med površino membrane in nanodelcev. Nov koncept nam je omogočil, da smo dozo ovrednotili in vizualizirali v vsaki slikovni piki slike. Z dvema novo definiranima parametroma, povprečno interakcijsko dozo in povprečno lokalno interakcijsko dozo, smo poleg lokalnih interakcij med nanodelci in membrano upoštevali še neenakomernost porazdelitve doze ter s tem mnogo bolje ocenili njeno porazdelitev v sistemu. S spremljanjem časovnega razvoja povprečne lokalne interakcijske doze smo potrdili, da biološki sistem modulira dozo že brez dodanega surfaktanta. Z analizo histogramov interakcijske doze v poskusih s surfaktantom in brez njega smo ovrednotili vpliv surfaktanta na modulacijo doze. Ugotovili smo, da v prisotnosti surfaktanta faza karantenizacije in raztapljanja nastopi hitreje, sledi ji pa nova faza raztapljanja, ki je brez surfaktanta ni in omogoča prerazporejanje doze v prostoru in času. Sledenje surfaktantskim proteinom, nanodelcem in lipidom hkrati je bilo mogoče z razvitim trikanalnim slikanjem, osnovanim na zajemu življenjskega časa fluorescence. Iz sledenja vsem trem komponentam smo določili: 1) da se hidrofobni surfaktantski proteini kepijo skupaj s cevkami titanovega dioksida, 2) da nanocevke vdrejo globlje od fiziološke debeline surfaktanta v nekaj sekundah in 3) da se v surfaktantu pojavijo prehodne luknje, ki omogočajo neoplaščenim nanodelcem prehod čez pljučni surfaktant. Trikanalno slikanje celic, nam je na koncu omogočilo prepoznati, da je doza nanodelcev odvisna od lokalne okolice, kot je meja med celičnim jedrom in plazemsko membrano, in od prisotnosti biomolekul v tem okolju. To je vodilo v razvoj novega koncepta vektorske doze nanodelcev, ki je odvisna od v sistemu prisotnih biomolekul. Novi koncept je pripraven za odkrivanje mehanizmov toksičnosti in njihove propagacije po sistemu, kar bi lahko vodilo do boljšega razumevanja ključnih molekularnih dogodkov, ki so osnova za uspešno napovedno toksikologijo, ki ni osnovana na poskusih na živalih.
Keywords: toksikologija, nanotoksikologija, doza, lokalna doza, površinska doza, interakcijska doza, lokalna interakcijska doza, fluorescenca, fluorescentna mikroskopija, mikroskopija s stimulirano emisijo, mikroskopija z visoko ločljivostjo, pljučni surfaktant, SP-B, SP-C, proteini pljučnega surfaktanta, nanocevke titanovega dioksida, nanodelci, model in vitro, nano-bio interakcije, analiza slik
Published in DKUM: 17.04.2023; Views: 548; Downloads: 49
Full text (35,59 MB)

Abstract: Mikroskopija atomskih sil (ang.: atomic force microscopy AFM) je ena od oblik mikroskopij, ki omogoča opazovanje neprevodnih površin v nanometrskem merilu. Razvila sta jo Nobelova nagrajenca s področja fizike, Binnig in Roher [5, 6]. Od izuma leta 1986 pa do danes je mikroskop atomskih sil postal zelo pomemben inštrument v laboratorijih za fiziko trdnih snovi, kemijskih, polimernih in bioloških laboratorijih, pojavlja pa se tudi že v industriji. Izredno uporaben je na področju tekstilstva, čeprav njegovih zmožnosti na tem področju do sedaj še niso intenzivneje raziskali. Struktura vlaken je zapletena. Večinoma je morfologija površine drugačna od tiste v notranjosti. Oblika površine vlaken vpliva na procese, ki se odvijajo na mejnih površinah. Zato je toliko bolj pomembno uvajanje novih metod na področje analize površinskih lastnosti vlaken. Mikroskop atomskih sil AFM nudi informacije o fibrilni strukturi vlaken, poleg tridimenzionalne analize površine vlaken omogoča tudi merjenje medmolekulskih in medatomskih sil velikostnega reda nekaj nN. V primerjavi z elektronskim mikroskopom je priprava vzorca mnogo enostavnejša. V prispevku je opisan princip delovanja AFM in predstavljeni rezultati analize PAG filamenta. Na površini PA6 monofilamenta je vidna fibrilna struktura. Najmanjši fibrili, ki jih je mogoče razločiti, imajo premer le nekaj 10 nm. Združujejo se v večje fibrilne snope, ki v najširših predelih merijo 1 do 2 μm. Praznine in vdolbine na površini so različno velike (30-200 nm) in so okrogle ali ovalne oblike, usmerjene v smeri osi vlakna. Površina filamenta je v smeri osi vlakna manj razbrazdana; višinska razlika med najnižjimi in najvišjimi področji znaša v prečni smeri do 70 nm, v vzdolžni smeri pa do 30 nm.
Keywords: mikroskop atomskih sil, obdelava slik, površinska analiza, struktura, vlakna, PA6
Published in DKUM: 30.08.2017; Views: 2697; Downloads: 124
Full text (902,74 KB)
This document has many files! More...

Abstract: Magistrsko delo prikazuje študijo korozije nizkolegiranega jekla v 3-odstotni raztopini NaCl in inhibicijo korozije z različnimi azoli. Z elektrokemijskimi metodami smo določili učinkovitost in značilnosti jekla C15 ob prisotnosti uporabljenih korozijskih inhibitorjev. S površinsko analizo smo potrdili, da se azoli adsorbirajo na površino kovinskega vzorca in ga na tak način zaščitijo pred korozijo. S potopitvijo enakih vzorcev nizkolegiranega jekla za 72 ur v 3-odstotno raztopino NaCl in 3-odstotno raztopino NaCl z 0,5- ali 2-odstotnim dodatkom KI za povečanje učinkovitosti korozijskih inhibitorjev smo ugotovili, da je pri vseh pogojih (sobna temperatura ali 70 °C, 1 mM ali 10 mM raztopine korozijskih inhibitorjev, brez ali z dodatkom KI) učinkovit korozijski inhibitor 5 metil-1H-benzotriazol (toliltriazol). Najučinkovitejši korozijski inhibitorji pri vseh potopitvah so bili še benzotriazol, 2-metilimidazol in 2 aminobenzimidazol. Elektrokemijsko smo analizirali najbolj učinkovite korozijske inhibitorje, koncentracije 10 mM v 3-odstotni raztopini NaCl in v 3-odstotni raztopini NaCl z 0,5-odstotnim dodatkom KI. Ugotovili smo, da ima jeklo C15 v kloridnem mediju ob dodatku toliltriazola najbolj pozitiven korozijski potencial, najbolj negativnega pa 2-aminobenzimidazol. Toliltriazol ima tudi v obeh medijih, ne glede na čas izpostavitve, najvišje vrednosti polarizacijske upornosti, torej je najbolj odporen proti enakomerni koroziji med vsemi testiranimi korozijskimi inhibitorji. Z meritvami ciklične polarizacije smo ugotovili, da deluje toliltriazol v obeh medijih kot katodni inhibitor. Z metodo infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo smo na površini vzorcev, ki so bili pri sobni temperaturi 72 ur potopljeni v 3-odstotno raztopino NaCl z dodatkom toliltriazola (10 mM) ter brez ali z 0,5- ali 2-odstotnim dodatkom KI, dokazali prisotnost toliltriazola. Učinkovitost inhibicije korozije s toliltriazolom smo potrdili tudi s 3D profilometrijo, saj je bila povprečna površinska hrapavost vzorcev, potopljenih v raztopine toliltriazola, manjša od hrapavosti vzorcev, potopljenih v 3-odstotno raztopino NaCl brez dodatka korozijskega inhibitorja. Z merjenjem omočitvenih kotov istim vzorcem kot pri prejšnjih površinskih analizah smo ugotovili, da so površine vzorcev hidrofilne.
Keywords: nizkolegirano jeklo, azoli, elektrokemija, površinska analiza
Published in DKUM: 25.02.2016; Views: 1939; Downloads: 418
Full text (15,95 MB)