STUDENTSKÁ ODBORNÁ KONFERENCE CHEMIE A SPOLEČNOST

STUDENTSKÁ ODBORNÁ KONFERENCE CHEMIE A SPOLEČNOST Sborník abstraktů

Vysoké učení technické v Brně Fakulta chemická, 3. prosince 2009

Obsah Contents Sekce středoškolských studentů Stanovení mikrobiální kontaminace masa a provozních ploch v rámci jateční výroby a bourání..................................................................................................................9 Hana Adámková Energetické využití odpadní a cíleně pěstované biomasy v bioplynových stanicích..................................................................................................10 Tomáš Fiala Radon a ionizující záření...................................................................................................11 Pavel Harna Fluorescence látek na ledu................................................................................................12 Martina Hejduková, Klára Žákovská Stanovení 1-hydroxypyrenu ve žluči ryb jako indikátoru kontaminace povrchových vod...............................................................................................................13 Karolína Honková, Martina Urbánková Dynamika opravy dvouřetězcových zlomů DNA u lidských embryonálních kmenových buněk..............................................................................................................14 Chalupská Simona Spermatogeneze a oogeneze hybridních myší..............................................................15 Kateřina Klašková, Klára Hniličková Příprava vysokopevnostních betonů..............................................................................16 Jan Kozák Stanovení obsahu cholesterolu v mléčných výrobcích.................................................17 Lukáš Landauf, Richard Baďura Dioxiny (agent orange)......................................................................................................18 Viet Anh Nguyen Schopnost opravy poškození bází DNA u lidských embryonálních kmenových buněk v dlouhodobé kultivaci in vitro...........................................................................19 Kristýna Otáhalová Stanovení antioxidační aktivity obsahových látek Maclura pomifera chemiluminiscenčními metodami...................................................................................20 Markéta Pohlová, Petra Lupínková Sledování kinetiky odbourávání léčiv.............................................................................21 Anna Priesnitzová, Blanka Šebestová



Vliv pomocných látek na postupné uvolňování léčivé látky z matricových tablet..........................................................................................................22 Barbora Sasová, Anna Srholcová Analytické metody pro charakterizaci polyesterů........................................................23 Miroslava Smolková Sledování prostupu léčiva přes kůži...............................................................................24 Kristýna Dlapalová, Veronika Volavá Posouzení kontaminace masného výrobku Poličan polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAH) . ..........................................................................................................25 Dalibor Pavlíček, Jiří Vorel Stanovení celkového počtu mikroorganismů a čeledi Enterobacteriaceae v mase jatečních zvířat....................................................................................................................26 Václav Žák, Michael Fronc

Sekce studentů bakalářských a magisterskýchstudijních programů Interakce hyaluronan tenzid – dynamická tenziometrie..............................................29 Milan Herzog Stanovenie vybraných chemických charakteristík a ich vplyv na kvalitu pôdy......30 Katarína Hoľmová Organické materiály pro fotovoltaickou přeměnu sluneční energie ........................31 Bc. Jana Honová Využitie analytických metód pri stanovení anorganického dusíka v pôde..............32 Michal Hudec Enzymatická degradace poly(ε-kaprolaktonu) ............................................................33 Ivana Chamradová Systém měření a regulace parametrů polymerace ethenu...........................................34 Zdeněk Janošík Dlhodobý účinok žiarenia a polutantov na atramentovú tlač....................................35 Silvia Káčerová Difúze měďnatých iontů v huminovém gelu.................................................................36 Bc. Michal Kalina Lanthanocenové katalytické systémy pro „ring opening” polymerace.....................37 Bc. Karel Krpoun Molekulové modelování – struktura a vlastnosti katalyzátorů na bázi karbenů.....38 Eva Kulovaná Modifikace polyuretanu biodegradabilním polyhydroxybutyrátem........................39 Vojtěch Kupka



Modifikované tvrdé polyuretanové pěny s řiditelnou dobou rozpadu.....................40 Bc. Josef Petruš MDF composites AC-PVAl with increased moisture resistance.................................41 Martin Repka Analýza mechanických vlastností polymerů a polymerních kompozitů pomocí videozáznamu tahové zkoušky.........................................................................42 Jolana Ščudlová Stabilita fotografického obrazu při dlouhodobém stárnutí.........................................43 Eva Štěpánková Modifikace suchých omítkových směsí vápencovými odkaly....................................44 Jiří Švec Viskozimetrie systému hyaluronan-amfifil . .................................................................45 Martin Trojan Rozpustnost polypropylenu v uhlovodíkových rozpouštědlech...............................46 Urbánková Radka Spektroskopické štúdium grafických štruktúr historických dokumentov................47 Bc. Lucia Váryová Aplikace nanoplniv do termoplastů...............................................................................48 Bc. Luboš Žák

Sekce studentů doktorských studijních programů Molecular study of lipids in peat and lignite by sequential chemical degradation........................................................................................................51 Radka Bachratá Accelerated Ageing of Parchment Documents in Various of Atmospheres . ...........52 Ing. Michaela Ciglanská Humic acids – possibilities of characterization of their dissociation ........................53 Eva Čechová Evaluation of applicability of indirect photometric detection for chiral separations of selected carboxylic acids in dairy products.........................54 Ing. Miloš Dvořák Spectroscopic properties of model brown-grey inks-paper systems during ageing.....................................................................................................................55 Ing. Lukáš Gál Characterization of a new 8-hydroxyquinoline Modified Resin Gel for DGT Technique.............................................................................................................56 Michaela Gregusova



The Effect of the Nano-Fillers on the Crystal Growth in Semicrystalline Nanocomposites: Molecular Dynamics Study .............................................................57 Kateřina Hynštová Determination of the ability to degrade fats and oils using commercial preparation....................................................................................................58 Kateřina Illková Assessment of effect of landfill leachate on the environment.....................................59 Gabriela Kalčíková Influence of pH at coagulation by chitosan....................................................................60 Ing. Jana Leskovjanová, Plasma polymer films of tetravinylsilane modified by UV irradiation ....................61 Soňa Lichovníková Influence of testing regime and fluorapatite upon the bioactivity of glass-ceramics ...............................................................................................................62 Gabriela Lutišanová Production of extracellular polysaccharide pullulan in yeast like strain Aureobasidium pullulans under stress conditions.......................................................63 Vladimír Ondruška Reactivity of C-NO2 bonds in nitroaromatic compounds: Bond dissociation and bond disproportionation approach.................................................................................64 Michal Pexa Strain Hardening in Nano Filled PMMA.......................................................................65 Lukáš Recman Evaluation of Varnished and Laminated Samples Lightfastness................................66 Jiří Stančík Dispersion Polymerization of Styrene for Preparation of Novel Monodisperse Hypercrosslinked Microspheres............................................................67 Petr Šálek Ink-jet Printing of Fine Structures and Image Analysis...............................................68 Michal Šandrej Identification of Yeasts Species and Strains Expecially Saccharomyces, Hanseniaspora, Pichia and Rhodotorula Isolated from the Wine by Using PCR-RFLP method............................................................................................69 Hana Šuranská DNA Isolation from Probiotic Food Product Using Magnetic Particles....................70 Jana Tvrdíková DNA Analysis of Clostridium Isolated from Late-blowing Cheeses ........................71 Barbora Ürgeová



Sekce středoškolských studentů

Stanovení mikrobiální kontaminace masa a provozních ploch v rámci jateční výroby a bourání Hana Adámková Ing. Mgr. Stanislav Hamerský Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Vranovská 65, 614 00 Brno-Husovice [email protected] Práce se zabývá sledováním kontaminace masa a provozních ploch jatek a bourárny celkovým počtem mikroorganismů, koliformními mikroorganismy a druhem Staphylococcus aureus a také primárním záchytem vzorků na obsah bakterií rodu Salmonella a Shigella. Zkoumané vzorky pocházejí jednak z jatečně upravených těl prasat a jednak z výsekového vepřového masa (produkt bourárny). Cílem je zjistit, v jakém rozsahu dochází k pomnožení mikroorganismů ve svalovině v časovém úseku mezi jatečním opracováním těl a bouráním jatečně upraveného těla. V této souvislosti je také vyšetřována hygiena pracovních ploch v obou zařízeních živočišné výroby. K mikrobiologickému zkoumání jsou použity kultivační techniky s využitím tuhých selektivně-diagnostických půd. Klíčová slova: maso, kontaminace, bourárny, jatečná výroba



Energetické využití odpadní a cíleně pěstované biomasy v bioplynových stanicích Tomáš Fiala Ing. Jan Pěček, Mgr. Michal Kuňák, Ph.D. Gymnázium Řečkovice, T. Novákové 2, 621 00, Brno-Řečkovice [email protected] Mou prací bych chtěl veřejnost seznámit s jedním trendem z oblasti obnovitelných zdrojů energie. Jedná se o bioplyn. Krátce se s ním seznámíme, dovíme se jak celý proces probíhá, od začáteční formy (biomasa apod.) až po konečný produkt – energii a její aktuální využívání. Součástí jsou i výsledky měření během fermentace v laboratořích VUT, na jejichž základech bude později možné navrhnout schéma pro ideální fungování bioplynové stanice daného typu. Klíčová slova: bioplyn, anaerobní fermentace

10

Radon a ionizující záření Pavel Harna Mgr. Jiří Křivohlávek, mgr. Michal Kuňák Gymnázium Terezy Novákové v Brně Terezy Novákové 2, 621 00 Brno-Řečkovice, Česká Republika [email protected] Moje práce se zabývá ionizujícím zářením, především pak radonem a jeho možnými dopady na lidský organismus. Zabývám se měřením radioaktivních prvků z rozpadové řady uranu (radon) v běžných prostorech obytných domů a jiných budovách. Práce pojednává o chemických vlivech radonu na člověka tam, kde vykazuje měření některé anomálie a zvýšené hodnoty právě radonu.

11

Fluorescence látek na ledu Martina Hejduková, Klára Žákovská Mgr. Dominik Heger, Ph.D.

Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta,Ústav chemie, Kamenice 753/5, 625 00 Brno, Česká republika [email protected] Práce je zaměřena na studium chování látek v ledu. Zkoumáme rozdílné vlastnosti prostředí v roztoku před a po zamražení. Zamražením roztoku se zvyšuje lokální koncentrace rozpuštěných látek a mění se polarita prostředí, což způsobuje, že látky v ledu reagují jinak. Ke studiu těchto jevů využíváme roztoky derivátů pyrenu, které ve vysoké koncentraci tvoří excimery detekovatelné pomocí fluorescenční spektroskopie. Z profilu spekter tedy můžeme usoudit, jaké jsou vlastnosti prostředí. Zkoumáme také vliv rychlosti zamražení na zvýšení lokální koncentrace rozpuštěných látek. Tento výzkum nalézá uplatnění v environmentálních vědách, kde by mohl objasnit reakce toxických látek v životním prostředí, které se v ledu odehrávají.

12

Stanovení 1-hydroxypyrenu ve žluči ryb jako indikátoru kontaminace povrchových vod Karolína Honková, Martina Urbánková Ing. Jana Blahová Ph.D Střední průmyslová škola chemická Brno Vranovská 65, Brno 614 00 [email protected] Cílem práce bylo zavedení a validování metody stanovení 1-hydroxypyrenu (metabolit polycyklických aromatických uhlovodíků) pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s fluorescenční detekcí. V druhé fázi byla zavedená metodika využita ke zhodnocení míry znečištění vodního prostředí polycyklickými aromatickými uhlovodíky. Analýza 1-hydroxypyrenu byla prováděna ve žluči ryb odchycených na sedmi vybraných lokalitách řeky Svitavy a Svratky v rámci brněnské aglomerace. Jako indikátorový druh byl vybrán jelec tloušť (Leuciscus cephalus L.). Klíčová slova: Polycyklické aromatické uhlovodíky, 1-hydroxypyren, HPLC

13

Dynamika opravy dvouřetězcových zlomů DNA u lidských embryonálních kmenových buněk Chalupská Simona Mgr. Michal Kuňák Ph.D., Mgr. Vladimír Rotrekl Ph.D. Gymnázium Brno - Řečkovice Fibichova 47, 612 00 Brno, Česká Republika [email protected] Práce se zabývá studiem mechanizmů opravy DNA a údržby stability genomu u dlouhodobě kultivovaných hESC. Mým úkolem je účast na charakterizaci jedné z těchto drah opravných mechanizmů. Za pomocí techniky zvané analýza komet bude zjišťována schopnost hESC v různých stádiích kultivace opravit DNA, poškozenou dvouřetězcovými zlomy a udržet si tak intaktní genom. Konkrétní rozsah prací tedy především zahrnuje osvojení kultivačních technik hESC, které jsou náročné jak na čas, tak na absolutní preciznost práce. Dále je zde zahrnut pokus, kdy bude vyvoláno poškození DNA hESC a následně bude sledován průběh opravy DNA analýzou komet. Klíčová slova: embryonální kmenové buňky, oprava DNA, analýza komet

14

Spermatogeneze a oogeneze hybridních myší Kateřina Klašková, Klára Hniličková Bc. Gabriela Pražanová Střední průmyslová škola chemická, Brno Vranovská 65 [email protected] Výsledkem křížení dvou taxonů Mus musculus musculus a Mus musculus domesticus v hybridní zóně, je hybridní potomstvo, které je buď sterilní nebo má sníženou reprodukční schopnost. Za tyto problémy jsou zodpovědné reprodukční bariéry. Výzkum reprodukčních bariér probíhá nejen na molekulární úrovni, ale i na úrovni buněčné a behaviorální. Výsledkem je pak komplexní studie, která nás může přiblížit k objasnění problematiky speciace. Práce je zaměřená na problematiku spermatogeneze a oogeneze v hybridní zóně myši domácí.

15

Příprava vysokopevnostních betonů Jan Kozák Mgr. Michal Kuňák, Ph.D. Konzultant: Ing. Tomáš Opravil, Ph.D. Gymnázium Řečkovice Terezy Novákové 2, 621 00 Brno email: [email protected] Vysokopevnostní betony, bývají presentovány jako kompozity různého složení vykazující velmi dobré pevnosti v tlaku i v tahu za ohybu. V současnosti trendy směřují pozornost zejména k takzvaným u nás málo známým RPC betonům (reactive powder concrete) na bázi reaktivních práškových složek s kamenivem do 0,4 mm a rozptýlenými ocelovými, polymerními nebo přírodními vlákny. Některé po zpracování, či vhodné tepelné úpravě mohou dosáhnout pevností v tlaku běžně až přes 250 MPa resp. v přítomnosti vhodné vlákenné nebo rozptýlené výztuže až 800 MPa. Tyto materiály se jistě nebudou uplatňovat v běžných aplikacích především díky své vyšší ceně. Aplikovány budou v místech a výrobcích, kde budou kladeny vysoké požadavky na pevnosti, například v konstrukcích mostů, přehrad či speciálních podzemních pilotů.

16

Stanovení obsahu cholesterolu v mléčných výrobcích Lukáš Landauf, Richard Baďura RNDr. Ivana Borkovcová Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 [email protected] Předmětem práce bylo stanovení obsahu celkového cholesterolu ve vzorcích živočišného původu se zaměřením na mléko a mléčné výrobky. Byly analyzovány vzorky kravského, ovčího a kozího mléka, mleziva a vzorky sýrů. Pro uvolnění vázaného cholesterolu z matrice, narušení esterových vaze, bylo použito alkalické hydrolýzy (saponifikace) methanolickým roztokem hydroxidu draselného při 60 ̊C po dobu 30 minut. Cholesterol byl dále z reakční směsi extrahován nepolárním rozpouštědlem (n-hexan), extrakt byl promyt vodou do neutrální reakce, vysušen síranem sodným a z alikvotního podílu bylo odpařeno rozpouštědlo. Odparek byl rozpuštěn v 1 ml methanolu a analyzován pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie na reverzní fázi (RP HPLC) s izokratickou elucí. Mobilní fázi tvořila směs vody a methanolu (5:95). Detekce byla prováděna v UV oblasti při 205 nm. Byly stanoveny základní validační parametry metody, mez stanovitelnosti 5 mg.kg-1, opakovatelnost (n=12) vyjádřená jako relativní standardní odchylka byla 6,8 %, výtěžnost se pohybovala v rozmezí 80 – 92 %. Správnost byla ověřena analýzou standardního referenčního materiálu SRM 1845 Whole Egg Powder (NIST, USA) a shoda byla 95,7 %.

17

Dioxiny (agent orange) Viet Anh Nguyen Ing. Le Duc Duy, Mgr. Michal Kuňák, Ph.D. Gymnázium Brno Řečkovice, Terezy Novákové 2, Brno 621 00 [email protected] Dioxiny jsou aromatické sloučeniny, mezi niž patří některé skupiny kontaminujících látek vznikajících při výrobě herbicidů, dezinfekčních prostředků a dalších. Do dioxinů řadíme souhrnně 210 chemických látek ze dvou kategorií; dibenzo-pdioxiny (PCDDs) a dibenzofurany (PCDFs), které se přirozeně v přírodě nevyskytují, vznikají jako produkty spalovacích procesů a chemického průmyslu. Dioxin je velice toxická látka, která dokáže složitě zkomplikovat organismu život a její důsledky pro lidské zdraví jsou velice vážné, nebezpečné a zároveň velmi odlišné,v závislosti na reakci každého jednotlivce. Studium dioxinů s ohledem na jeho povahu náročné, a proto nebyly všechny jejich charakteristické následky a účinky zcela objasněny. Kvůli kontaktu člověka s těmito látkami během Vietnamské války si dioxiny získaly velkou pozornost. Díky tomuto upozornění se později Světová zdravotnická organizace (WHO) zaměřila na nepovolené látky v herbicidech a následně zakázala používání herbicidů s obsahem těchto toxinů. Cílem této práce je bližší studium dioxinů a jeho následků a dopadu na lidský organismus s odkazem na konkrétní případy osob vystavěných těmto látkám.

18

Schopnost opravy poškození bází DNA u lidských embryonálních kmenových buněk v dlouhodobé kultivaci in vitro Kristýna Otáhalová Mgr. Vladimír Rotrekl, PhD. a kol. Gymnázium Brno Řečkovice Terezy Novákové 2, Brno 621 00 [email protected] Lidské kmenové embryonální buňky (hESC) mají schopnost diferencovat v jakoukoli buňku lidského těla. Jsou proto potenciálními kandidáty pro buněčnou terapii v mnoha oborech medicíny od onkologie, přes regenerativní medicínu až k regenerativní medicíně. Přestože máme den ode dne bohatší poznatky o aplikacích hESC, stale přetrvávají problémy s jejich získáním ať již jsou tyto způsobeny etickými či technologickými nedostatky. Je proto velmi důležité, aby tyto buňky mohly být získávány pro klinické aplikace dlouhodobou kultivaci v laboratořích raději, než aby byly získávány z lidských embryi. Dlouhodoba kultivace je nicméně u hESC provázena destabilizací genomu, projevující se zvýšeným výskytem chromozomálních aberací a mutací. Naše skupina se zabýva studiem mechanizmů opravy DNA a údržby stability genomu u dlouhodobě kultivovaných hESC. Úkolem studenta/studentky bude účast na charakterizaci jedné z těchto drah opravných mechanizmů. Za pomoci immunofluorescenční mikroskopie bude studovat přítomnost apurinní/apyrimidiní endonukleázy v hESC, dlouhodobě kultivovaných in vitro. Konkrétní rozsah prací bude tedy především zahrnovat osvojení kultivačních technik hESC, které jsou náročné jak na čas tak na preciznost práce. Dále zde bude zahrnut pokus, v němž bude immunofluorescenční mikroskopickou technikou analyzován obsah opravného enzymu APE u hESC buněk různé pasáže.

19

Stanovení antioxidační aktivity obsahových látek Maclura pomifera chemiluminiscenčními metodami Markéta Pohlová, Petra Lupínková Vedoucí práce: PharmDr. Renata Kubínová, Ph.D. Konzultant: Mgr. Hana Klíčová

Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65, [email protected] Tato práce se zabývá zhášením volných radikálů pomocí látek s antioxidační aktivitou vyizolovaných z rostliny Maclura pomifera, kterými jsou osajin, pomiferin, isoosajin, isopomiferin a macluraxanthon. Účinnost těchto látek jsme testovaly metodou zhášení hydroxylového radikálu, superoxidového radikálu, peroxidu vodíku, peroxylového radikálu a metodou DPPH (1,1-difenyl-2-pikrylhydrazyl). Cílem této práce bylo zjistit, která z uvedených látek je nejvíce účinná.

20

Sledování kinetiky odbourávání léčiv Anna Priesnitzová, Blanka Šebestová PharmDr. Ing. Radka Opatřilová, Ph.D, Mgr. Kateřina Drbušková Střední průmyslová škola chemická, Brno Jasanová 20, Brno 637 00, Česká republika [email protected] Naším úkolem bylo sledování kinetiky odbourávání léčiv v krvi laboratorních potkanů. Na Ústavu chemických léčiv Farmaceutické fakulty VFU Brno byly syntetizovány nové látky typu aryloxyaminopropanolu, u kterých je předpokládán ultrakrátký bradykardický efekt. Látky byly 444, 44BU a jejich S,R izomery, byly v rámci experimentu “in vivo” podány laboratorním potkanům. V několika minutových intervalech po podání byly odebírány vzorky krve za účelem stanovení koncentrace jednotlivých enantiomerů látky 444 a 44BU v krvi zvířat. Po úpravě odebraných vzorků byla k analýze použita metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie

21

Vliv pomocných látek na postupné uvolňování léčivé látky z matricových tablet Barbora Sasová, Anna Srholcová PharmDr. Kateřina Dvořáčková Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 [email protected] Matricové tablety představují nejjednodušší design lékových forem s řízeným uvolňováním léčivé látky. Uvolňování léčiva z matrice a následně jeho biologická dostupnost v organismu může být ovlivněna celou řadou faktorů, mezi nimi také použitými pomocnými látkami. V  teoretické části jsou uvedeny základní informace o léčivech, matricových tabletách a pomocných látkách používaných při jejich formování. V experimentální části jsme se zabývaly výrobou a hodnocením granulátů pro přípravu matric, kde hodnotíme velikost částic sítovou analýzou, stanovovaly pórovitost a sypnost vzorků. Tablety byly vyrobeny lisováním granulátu připraveného termoplastickou granulací a jakostní parametry vyrobených tablet se hodnotily dle ČL 2005 – hmotnostní a obsahová stejnoměrnost, oděr, pevnost a zkouška disoluce. Na závěr jsme provedly vyhodnocení vlivu dvou lipofilních pomocných látek – cetanolu a montanglykolového vosku a dvou rozpustných plniv – laktosy a sacharosy na disoluční profil modelového léčiva – diklofenaku sodné soli.

22

Analytické metody pro charakterizaci polyesterů Miroslava Smolková Vedoucí práce: Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D Odborný garant: Ing. Tomáš Buriánek

Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 [email protected] Poly(ε-kaprolakton) (PCL) je důležitým syntetickým biodegrabilním alifatickým polyesterem. V současné době je široce používán především jako složka blendů se škrobem pro výrobu kompostovatelných obalových materiálů (Mater-Bi, Novamont, Itálie). Díky své biokompatibilitě a nízké rychlosti degradace za fyziologických podmínek našel své využití pro výrobu polymerních nosičů léků a jako chirurgický šicí materiál (Monocryl). PCL je z důvodu těchto aplikací nezbytné reprodukovatelně připravovat, přečišťovat a především precizně charakterizovat pomocí základních analytických metod. V této práci bude provedena charakterizace série vzorků PCL připravených pomocí polymerace za otevření kruhu katalyzované organickým katalyzátorem. Laboratorně připravené polymery budou analyzovány pomocí gelové permeační chromatografie (GPC), protonové nukleární magnetické resonanční spektroskopie (1H NMR) a diferenční skenovací kalorimetrie (DSC). Princip těchto metod bude vysvětlen v literární části práce. V experimentální části budou vzorky nejprve přečištěny standardním přesrážením, dále budou upraveny pro vlastní měření a získané výsledky budou samostatně vyhodnoceny a diskutovány. Klíčová slova: Poly(ε-kaprolakton), DSC, GPC, NMR

23

Sledování prostupu léčiva přes kůži Kristýna Dlapalová, Veronika Volavá Pharm. Ing. Radka Opatřilová, Ph.D Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 [email protected] Pokus jsme prováděly na Veterinární a farmaceutické univerzitě  Brno. V naší práci jsme sledovaly prostup léčiv přes kůži. Zkoumaly jsme prostup Alaptidu standardu a masti a léčiva Ibalginu ve formě krému a gelu. Pokus jsme prováděly invitro přes kůži odebranou z vnější části ucha prasete domácího, která je srovnatelná s lidskou kůží. Pokus jsme realizovaly pomocí Francových komůrek a termostatu. Tato aparatura sloužila k nahrazení tělního oběhu. Odebrané vzorky jsme analyzovaly pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). V teoretické části jsme popsaly jednotlivá léčiva, aparaturu a použité metody. V experimentální části jsme se zabývaly popisem experimentu a vyhodnocením výsledků. Naším hlavním cílem bylo ověření, zda účinná látka z léčiva prochází do organismu.

24

Posouzení kontaminace masného výrobku Poličan polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAH) Dalibor Pavlíček, Jiří Vorel prof. RNDr. Milada Vávrová, CSc. Střední průmyslová škola chemická Brno, Vranovská 65, Brno [email protected] Ve vzorcích salámu Poličan odebraných ve firmě KMOTR Masna Kroměříž a.s. byl zjišťován obsah polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH). Ve vzorcích byly identifikovány a stanoveny tyto PAH: acenaften, acenaftylen, anthracen, benzo[a]anthracen, benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[g,h,i]perylen, benzo[a]pyren, benzo[e]pyren, dibenzo[a,h]anthracen, fenanthren, fluoranthen, fluoren, chrysen, indeno[1,2,3-c,d]pyren, naftalen, perylen a pyren. Izolace uvedených analytů z dané matrice byla provedena extrakcí do diethyletheru. Extrakty byly přečištěny pomocí gelové permeační chromatografie (GPC). Vlastní identifikace PAH a jejich kvantitativní stanovení bylo provedeno metodou plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC/MS). Zjištěné hodnoty jednotlivých PAH byly porovnány s platnou legislativou; na základě tohoto porovnání byly vyšetřované výrobky zhodnoceny z hlediska zdravotní nezávadnosti a bezpečnosti potravin. Klíčová slova: PAH, chromatografie.

25

Stanovení celkového počtu mikroorganismů a čeledi Enterobacteriaceae v mase jatečních zvířat Václav Žák, Michael Fronc Prof. MVDr. Iva Steihauserová, CSc., Ing. Mgr. Stanislav Hamerský, Ing. Gabriela Bořilová, Ph.D., Eva Malášková Střední průmyslová škola chemická Brno [email protected] Vzorky byly odebrány z půlek jatečných těl prasat a čtvrtí hovězího dobytka. Tyto vzorky byly odebrány jako výsekový kus masa, a to i s kůží. Stanovován byl celkový počet mikroorganismů a čeleď Enterobacteriaceae z výseků kusového masa z jatečných těl. Toto stanovení provádíme, abychom zjistili správné dodržování sanitačního opatření a kontroly hygienického prostředí na jatkách, po zpracování jatečných těl a u výrobků potravinářského průmyslu, aby nevzniklo alimentární onemocnění. Stanovení se provádí u celkového počtu mikroorganismů podle normy ČSN ISO 21528-2. Čeleď: Enterobacteriaceae Rod: Druh: Escherichia Proteus Salmonella Shigella

Escherichia coli Proteus Spp. Salmonella enteritidis Shigella Spp.

Celkové stanovení mikroorganismů se provádí podle normy ČSN ISO 2293. Klíčová slova: mikroorganismy, hygiena, zdravotní nezávadnost potraviny

26

Sekce studentů bakalářských a magisterských studijních programů

Interakce hyaluronan tenzid – dynamická tenziometrie Milan Herzog Jitka Krouská, Miloslav Pekař Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Cílem bylo charakterizovat interakce mezi tenzidem a negativně nabitým biopolymerem hyaluronanem sodným. Zvoleny byly dva kationaktivní tenzidy: cetyltrimethylamoniumbromid (CTAB) a tetradecyltrimethylamoniumbromid (TTAB). Vzhledem k opačným nábojům hyaluronanu a obou tenzidů lze předpokládat vzájemné interakce, které se projeví např. ve změně mezifázového napětí. Proto byla zvolena dynamická tenziometrická metoda – metoda maximálního tlaku v bublině. Byl sledován vliv konstantního přídavku hyaluronanu o dvou molekulových hmotnostech (90 a 1400 kDa) na pokles hodnoty mezifázového napětí při zvyšující se době života bubliny. Výsledky byly také srovnány z hlediska různé iontové síly prostředí, protože vzorky byly připraveny ve vodě a v 0,15 mol·l-1 NaCl. Mezifázové napětí bylo měřeno metodou maximálního tlaku v bublině a byla sledována závislost poklesu mezifázového napětí při zvyšující se době života bubliny. Získané informace o interakci hyaluronan-tenzid mohou sloužit nejen k popisu dynamického chování tenzidů v přítomnosti biopolymeru, ale také v oblasti cílené distribuce léčiv. Klíčová slova: hyaluronan, dynamická tenziometrie, mezifázové napětí, tenzid.

29

Stanovenie vybraných chemických charakteristík a ich vplyv na kvalitu pôdy Katarína Hoľmová Ing. Melánia Feszterová, PhD. Univerzita Konštantína Filozofa, Fakulta prírodných vied, Katedra chémie Tr. A. Hlinku 1, 949 74 Nitra, Slovensko [email protected] Jednou z veľmi dôležitých vlastností pôdy je jej pôdna reakcia. Pôdna reakcia ovplyvňuje rozpustnosť látok v pôde, a teda ich využiteľnosť živými organizmami, prístupnosť živín, adsorbciu a desorbciu katiónov. Vplýva na biochemické reakcie, štruktúru pôdy,  fyzikálne a biologické vlastnosti. Cieľom práce bolo v pôdnych vzorkách (orná pôda, prirodzený lesný ekosystém) stanoviť základné agrochemické charakteristiky: pH (aktívne, výmenne) potenciometricky, katiónovú sorpčnú kapacitu podľa Pfefera (KSK), celkovú sorpčnú kapacitu (T), množstvo výmenných bázických katiónov (S, stupeň nasýtenia sorpčného komplexu bázickými katiónmi (V) podľa Kappena. Pôdne vzorky boli odobrané z rôznych hĺbok (0,0–0,3 m, 0,3–0,6 m) v roku 2007 z k. ú. Dvory nad Žitavou. Analyzované pôdne typy (černozem, čiernica) sú úrodné pôdy, vhodné pre pestovanie obilnín. Na základe získaných hodnôt z analyzovaných pôdnych vzoriek odobratých z ornej pôdy (parcela č.14, parcela č. 16) hodnota pH bola v intervale od 7,6 - 8 čo je oblasť slabo alkalická až stredne alkalická. Najnižšie hodnoty pH boli namerané vo vzorkách odobratých z prirodzeného lesné ekosystému, kde sa hodnota pH pohybovala v rozmedzí 7,2 - 7,6 čo je oblasť neutrálna až slabo alkalická. Katiónová sorpčná kapacita na parcelách č. 14 a č. 16 dosahovala hodnoty od 234 mmol kg-1 do 308 mmol kg-1, čo predstavuje vysoký stupeň viazanosti katiónov. Vysoká viazanosť katiónov bola zistená v prirodzenom lesnom ekosystéme vo všetkých hĺbkach (398–308 mmol kg-1). Z výsledkov stanovenia sumy bázických katiónov a katiónovej sorpčnej kapacity sme vypočítali celkovú nasýtenosť pôdy. Z výsledkov analýz vyplýva, že v danej oblasti sa vyskytujú slabo až plne nasýtené pôdy. Najväčšie percento nasýtenia 98 % bolo zistené na parcele č. 14 (hĺbka 0,0 0,2 m). Najväčšie zastúpenie katiónov sorpčnej kapacity bolo stanovené v pôdnych vzorkách z prirodzeného lesného ekosystému, celková sorpčná nasýtenosť bola od 68 % do 71 % (slabo nasýtený stupeň). Pôdy, v ktorých sme stanovovali vybrané chemické charakteristiky sa nachádzajú na juhu západoslovenského kraja. Patria medzi naše najúrodnejšie. Pôda je veľmi cenný prírodný zdroj, nevyhnutný pre existenciu človeka. Je nenahraditeľným a ťažko obnoviteľným prírodným zdrojom a preto je dôležité, aby sa chránila a zveľaďovala. Kľúčové slová: pôda, pH, sorpčná kapacita, stupeň nasýtenia

30

Organické materiály pro fotovoltaickou přeměnu sluneční energie Bc. Jana Honová Vedoucí práce: doc. Ing. Martin Weiter, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, fakulta Chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie Purkyňova 464/118, 612 00 Brno [email protected] Běžně sériově vyráběné křemíkové solární články jsou schopny přeměnit sluneční záření na elektrickou energii s účinností okolo 18 %, jejich výroba je však energeticky náročná. Mnoho výzkumných pracovišť se v současnosti zaměřuje na výzkum levnějších materiálů. Díky svým polovodičovým vlastnostem a téměř nekonečně velké paletě různých dosud neprozkoumaných molekul se ideální k tomuto využití jeví organické sloučeniny. V současné době se již v laboratorních podmínkách vyrábějí organické solární články s účinností okolo 6 %. Tato práce se zabývá studiem nových perspektivních organických materiálů pro fotovoltaickou přeměnu energie. Součástí práce je stručný úvod k využívání organických materiálů ve fotovoltaice popisující limity fotovoltaické přeměny v organických materiálech.. Experimentální část se zabývá studiem optických vlastností vybraných derivátů diketopyrrolopyrrolu (DPP). V rámci práce této byly studovány roztoky derivátů U29, U36 a U37 s různě velkými přídavky PCBM (fenyl-C61-methylesteru kyseliny máselné) jakožto látky zhášející fluorescenci. Kinetika zhášení fluorescence byla pozorována prostřednictvím časově rozlišené optické spektroskopie, což umožnilo sledovat životnost excitovaného stavu a popsat, jakými procesy zhášení probíhá. Klíčová slova: Diketopyrrolopyrrol, organická fotovoltaika

31

Využitie analytických metód pri stanovení anorganického dusíka v pôde Michal Hudec Ing. Melánia Feszterová, PhD. Univerzita Konštantína Filozofa, Fakulta prírodných vied, Katedra chémie Tr. A. Hlinku 1, 949 74 Nitra, Slovensko [email protected] Pôda je dôležitou zložkou životného prostredia. Má nezastupiteľnú úlohu ako základný prostriedok pre výrobu potravín a krmovín. Podporuje rast rastlín, chráni kvalitu ďalších zložiek životného prostredia (ovzdušia, vody), zaručuje zdravie ľudí a zvierat. Medzi hlavné funkcie pôdy patrí okrem udržateľnej biologickej aktivity, diverzity a produkčnej schopnosti, filtrácie, pufrácie, degradácie, imobilizácie a detoxikácie organických a anorganických materiálov, ktoré sú potencionálnymi znečisťovateľmi aj regulácia pohybu vody a rozpustných živín, uskladnenie a kolobeh živín a iných prvkov. Jednou z hlavných živín pôdy je dusík. V pôde sa nachádza v anorganických a organických formách. S obsahom anorganického dusíka sú spojené produkčné a ekologické funkcie dusíka v pôde. Dusík môže byť aplikovaný do pôdy prostredníctvom hnojív, rastlinnými zvyškami, biologickou fixáciou a zrážkami. Je veľmi dôležité sledovať obsah anorganických foriem dusíka v pôde, pretože tieto hodnoty závisia nielen od prírodných, ale aj antropogénnych faktorov. V predkladanej práci sme stanovili zmeny v obsahu anorganického dusíka v pôdnom type kambizem v závislosti na hĺbke odberu pôdnych vzoriek (0 - 0,1 m; 0,1 - 0,2 m; 0,2 - 0,3 m; 0,3 - 0,6 m). Pôdne vzorky boli odobrané z ornej pôdy (par. č. 281/2, 282/1, 703/2) a prirodzeného lesného ekosystému (zmiešaný les) na jeseň 2009. Obsah amónneho dusíka v ornej pôde bol v intervale od 6 mg kg-1 (hĺbka 0,3 - 0,6 m, par. č. 703/2) do 10 mg kg-1 (hĺbka 0,1 - 0,2 m, par. č. 281/2). Pre prirodzený lesný ekosystém boli hodnoty v intervale 8,4 - 9,9 mg kg-1. Pri porovnaní obsahu dusičnanového dusíka môžeme konštatovať, že jeho hodnoty boli vo väčšine prípadov vyššie ako hodnoty amónneho dusíka. Hodnoty dusičnanového dusíka v ornej pôde boli v intervale od 5 mg kg-1 (hĺbka 0,2 - 0,3 m, par. č. 703/2) do 18,6 mg kg-1 (hĺbka 0 - 0,1 m, par. č. 281/2) a pre prirodzený lesný ekosystém v intervale 6,2 - 12,6 mg kg-1. Množstvo anorganického dusík (N-NH4+ + N-NO3-) bolo v intervale od 11,1 - 27,9 mg kg-1. Na obsah anorganického dusíka vplývajú klimatické faktory, pôdny typ, hĺbka odberu pôdnych vzoriek, tvar terénu ako aj pestované plodiny. Kľúčové slová: anorganický dusík, dusičnanový dusík, amónny dusík, analytické metódy.

32

Enzymatická degradace poly(ε-kaprolaktonu) Ivana Chamradová Mgr. Stanislava Voběrková, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] V posledních letech dochází ke intenzivnímu vývoji a výzkumu (bio)degradabilních polymerů z důvodu jejich možných biomedicínských, obalových a zemědělských aplikací. Alifatické polyestery jsou jedny z velmi perspektivních zástupců těchto polymerů. Konkrétně poly(ε-kaprolakton) (PCL) našel uplatnění jako kompostovatelný obalový materiál a zároveň jako implantovatelný materiál ve tkáňovém inženýrství (vstřebávatelné švy, materiál pro výrobu nosičů léků a scaffoldů). V této práci byla studována (bio)degradabilita bimodálního PCL s Mn = 19 300 g/mol a Mw/Mn = 6,8, připraveného polymerací za otevření kruhu (ROP) za účasti organického katalyzátoru. Vzorky byly exponovány ve formě filmů o průměru 1 cm a tloušťce 100 µm a byly připraveny metodou SC (solution casting). Degradační experimenty byly vedeny v roztoku fosforečnanového pufru při pH = 7 a teplotě 37 °C za přítomnosti komerční lipázy-enzymu Aspergillus. Vzorky odebírané po 14denních intervalech (14, 28, 42 dní) byly analyzovány pomocí diferenční skenovací kalorimetrie (DSC), gelové permeační chromatografie (GPC). Změna morfologie povrchu filmů byla hodnocena pomocí konfokální laserové rastrovací mikroskopie (CLSM) a rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Klíčová slova: biodegradace, poly(ε-kaprolakton), Aspergillus

33

Systém měření a regulace parametrů polymerace ethenu Zdeněk Janošík Mgr. Radek Přikryl Ph.D, Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D., RNDr. Lukáš Richtera, Ph.D. Fakulta chemická VUT v Brně Purkyňova 464/118, 612 00 Brno [email protected] Předmětem práce je návrh, příprava a optimalizace poloautomatické laboratorní aparatury pro koordinačně-inzerční syntézu polymerů. Aparatura slouží ke studiu různých katalytických systémů. Vyhodnocení základních kinetických parametrů má pro pochopení a následnou kontrolu polymeračního procesu zásadní význam. Charakter kinetické křivky a vlastnosti polymerních produktů získaných polyinzerčním procesem umožňují pochopit katalytické chování Zieglerových-Nattových systémů. Jako zkušební syntéza je použita roztoková polymerace ethenu. Polymerace probíhá ve skleněném reaktoru s temperačním pláštěm a magnetickým míchadlem. Komponenty reakce se dávkují pomocí standardních Schlenkových technik. Ethen je přiváděn přes hmotnostní průtokoměr a piezoelektrický tlakový regulátor. Těžištěm práce je vývoj ovládacího programu k tomuto systému, jehož úkolem je regulace tlaku plynného monomeru nad reakční směsí, měření a zaznamenání jeho průtoku. Grafický ovládací software umožňuje řídit, zaznamenávat a průběžně zobrazit do grafu průběh polymerace. Software je naprogramován v jazyce Object Pascal v prostředí Delphi. Komunikace průtokoměrů s řídícím počítačem probíhá po sériovém rozhraní RS 232. Výstupem je záznam průběhu tlaku a průtoku monomeru v čase. Z naměřených dat budou získány prvé kinetické křivky modelového katalyzátoru. Klíčová slova: řízení tlaku, řízení průtoku, roztoková polymerace ethenu, polymerace ethenu v roztoku, automatizace experimentu

34

Dlhodobý účinok žiarenia a polutantov na atramentovú tlač Silvia Káčerová doc. Ing. Michal Veselý, CSc. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie Purkyňova 118, 612 00 Brno [email protected] Atramentová tlač sa za posledných pár rokov stala žiadanou technológiou pre tlač digitálnych fotografií. Je preto potrebné, aby boli výtlačky stabilné pre archiváciu, aj keď sú vystavené podmienkam prostredia. Táto práca sa zaoberá štúdiom dlhodobého starnutia výtlačkov digitálnych fotografií produkovaných inkjetovou tlačou farbivovými atramentmi. Stabilitu výtlačkov ovplyvňuje množstvo faktorov. Na jednej strane je to typ prijímacích vrstiev, na ktorých sú atramenty vytlačené, ako i zloženie atramentov. Na strane druhej, výtlačky ovplyvňuje okolité prostredie. Výtlačky, ktoré sú vystavené účinkom svetla rýchlo blednú. Z tohto hľadiska je najnebezpečnejšie ultrafialové žiarenie, ktoré vyvoláva fotoche­mické zmeny. Okrem svetla ovplyvňuje stálosť výtlačkov taktiež vzdušná vlhkosť, ozón i ostatné polutanty zo vzduchu (najmä kyselinotvorné oxidy síry a dusíka). K najvýznamnejšej degradácii výtlačkov dochádza pôsobením všetkých faktorov zároveň. Výsledkom ich vzá­jomného pôsobenia je, že výtlačky blednú, farby strácajú sýtosť a môžu dokonca meniť aj farebný tón. Výtlačky testovacej škály na rôznych prijímacích médiách pripravené inkjetovou tlačou farbivovými atramentmi (Epson Stylus Photo R220) boli dlhodobo vystavené účinku svetla a polutantov. Hodnoty intenzity ožiarenia a intenzity osvetlenia v mieste vzorkov boli trvalo monitorované. Vzorky boli pravidelne merané spektrofotometrom Gretag MacBeth Spectrolino. Na všetkých 990 políčkach testovacej škály boli merané CIE L*a*b* hodnoty a odrazové spektrá. Zo získaných spektier boli vypočítané objemy farbových gamutov a z CIE L*a*b* hodnôt boli počítané farebné odchýlky CIE ΔEab. Zistilo sa, že pri uvedených experimentálnych podmienkach farbivá výtlačkov výrazne degradovali, rýchlosť degradácie veľmi výrazne závisela od druhu použitého prijímacieho média. Veľkú vypovedaciu hodnotu o degradácii farbív výtlačkov mali získané časové závislosti relatívneho objemu farbových gamutov, ktoré korešpondovali s kinetikou degradácie použitých farbív.

35

Difúze měďnatých iontů v huminovém gelu Bc. Michal Kalina Vedoucí práce: doc. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. Konzultant: Ing. Petr Sedláček, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie, Purkyňova 118, 612 00 Brno, email: [email protected] Tato práce je zaměřena na studium nestacionární difúze měďnatých iontů v gelech huminových kyselin. Gelovou formu huminových kyselin lze snadno připravit a je vhodná pro studium transportních jevů, jelikož velmi dobře stimuluje přírodní podmínky. Náplní práce bylo ověření vlivu objemu zdrojového roztoku měďnatých iontů a délky trubiček plněných huminovým gelem. Difúze byla charakterizována hodnotami difúzních toků a koncentračními profily měďnatých iontů v gelech. Data potřebná pro výpočet těchto veličin byla získána spektrofotometrickým proměřením výluhů z jednotlivých plátků gelu v UV–VIS oblasti. Ze získaných výsledků vyplývá, že oba zmiňované parametry mají nezanedbatelný vliv na difúzi. Klíčová slova: difúze, gel, huminové kyseliny, měďnaté ionty

36

Lanthanocenové katalytické systémy pro „ring opening” polymerace Bc. Karel Krpoun RNDr. Lukáš Richtera, Ph.D. Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D. Mgr. Vojtěch Jančík, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Zvýšený zájem o biodegradabilní polymery s sebou logicky přináší i snahy o hledání nových a prakticky aplikovatelných katalytických systémů. Jako velmi slibné se v tomto ohledu jeví využití organokovových sloučenin lanthanoidů, především pak lanthanocenů, jejichž strukturní rozmanitost je příslibem široké variability jejich katalytických účinků. Předmětem našeho studia byla příprava komplexů pro homogenní katalytickou polymeraci laktonů a laktidů (tzv. „ring opening“ polymerace). Za tímto účelem byly provedeny syntézy lanthanocenových komplexů typu (C5Me5)2LnCl2Li(OEt)2, kde Ln = Nd, Sm, Pr, a dosud nepopsaného komplexu (C5Me5)NdCl8Li3(THF)9. Uvedené komplexní sloučeniny byly spektrálně charakterizovány pomocí 1H NMR, IR a RA spektroskopie a byla určena jejich struktura pomocí rentgenové strukturní analýzy. U vybraných komplexů typu (C5Me5)2LnCl2Li(OEt)2 byly již provedeny i studie katalytické aktivity pro „ring opening“ polymerace ε-kaprolaktonu. Byla prokázána dobrá polymerační aktivita zkoumaných lanthanocenů a připravený polykaprolakton vykazuje velmi nízký stupeň polydisperzity. Klíčová slova: pentamethylcyklopentadienyl, lanthanoidy, lathanoceny, ε-kaprolakton, „ring opening“, polymerace

37

Molekulové modelování – struktura a vlastnosti katalyzátorů na bázi karbenů Eva Kulovaná Vedoucí práce: RNDr. Lukáš Richtera, Ph.D. Konzultant práce: Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Molekulové modelování umožňuje předpovídat chování nových látek a napomáhá při jinak obtížné interpretaci experimentálních dat. Předmětem našeho studia je predikce struktury, spektrálních charakteristik a vybraných vlastností polymeračních katalyzátorů na bázi karbenů. Pomocí počítačových programů byla provedena geometrická optimalizace vybraných imidazolových a imidazolinových sloučenin a z nich připravených karbenů, výsledkem bylo získání teoretických vazebných délek a úhlů. Data strukturně podobných, již charakterizovaných sloučenin, byla získána z CCDC (Cambridge Crystallographic Data Centre) a následně konfrontována s námi vypočítanými daty. K ověření chování karbenů a jejich prekurzorů byly zjištěny vybrané charakteristiky molekuly. Byly provedeny vizualizace vybraných molekulových orbitalů, elektrostatických potenciálů a elektronových hustot. Předmětem studia je také získání vybraných spektrálních charakteristik, především IR a RA spekter umožňujících mimo jiné i interpretaci rotačně-vibračních spekter katalyzátorů.

38

Modifikace polyuretanu biodegradabilním polyhydroxybutyrátem Vojtěch Kupka Lucy Vojtová, Jan Žídek Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů, Purkyňova 118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Předložený příspěvek se zabývá jednak syntézou elastomerního polyuretanu (PUR) plněného biodegradabilním polyhydroxybutyrátem (PHB) a také předpovědí mechanických vlastností výsledného materiálu. Cílem práce je zobecnit vztahy mezi strukturou a vlastnostmi pro tento materiál. V oblasti syntézy materiálu se bude posuzovat vliv zabudování PHB do struktury sítě. V oblasti modelování bude prezentována možnost predikce obecných deformačních vlastností z křivek pro jednoosý tah. V oblasti syntézy již byly připraveny tenké filmy, kde polyhydroxybutyrát nahrazoval až do 10 hm. % polyolovou složku v polyuretanech. Vzniklý polymer byl otestován metodou rastrovací elektronové mikroskopie a pomocí tahových zkoušek. Snímky rastrovací elektronové mikroskopie potvrdily, že PHB byl rozdispergován v makromolekulární síti ve formě částic. V oblasti testování a modelování mechanických vlastností bylo zjištěno, že se vzrůstajícím hmotnostním obsahem plniva v materiálu vzrůstá modul pružnosti. Bylo prokázáno, že tahové křivky je možné popsat pomocí Mooney-Rivlinovy rovnice. Z tahových křivek byly vypočteny konstanty Mooney-Rivlinovy rovnice pro čistou matrici a kompozit. Ze struktury byl vytvořen model a pomocí Metody konečných prvků byla provedena predikce mechanických vlastností kompozitů z vlastností matrice. Cílem dalšího snažení je zabudovat PHB do polymerní sítě. To znamená, že molekula PHB bude tvořit volně pohyblivý řetězec v makromolekulární síti PUR eleastomeru místo částic, které jsou ve stávajících materiálech. Tento krok bude mít vliv na výsledné vlastnosti polymerů. Dalším cílem je implementovat Mooney-Rivlinovu rovnici do programu COMSOL a modelováním v tomto programu předpovědět smykovou deformaci a obecnou deformaci na základě zobecněného Hookova zákona. Výsledky mohou být využity k predikci optimálního složení soustavy složené z PUR a PHB, která bude mít požadované deformační chování. Vlastnosti tohoto systému budou nastavitelné nejen pomocí objemového zlomku PHB, ale také pomocí míry zabudování PHB do síťové struktury materiálu. Klíčová slova: polyuretan, elastomer, syntéza, polyhydroxybutyrát, biodegradace, kaučuková elasticita, modelování

39

Modifikované tvrdé polyuretanové pěny s řiditelnou dobou rozpadu Bc. Josef Petruš Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Empiricky z dosavadních zkušeností s danou tématikou byla vyvinuta metodika pro úspěšnou a reprodukovatelnou přípravu tvrdé polyuretanové (PUR) pěny se zabudovaným biodegradabilním plnivem, které představovala acetylcelulóza. Takto byla připravena série pěti vzorků z komponent dodaných zadavatelem úkolu. Komponentami pro syntézu tvrdé PUR pěny byly polyol-MIX, izokyanát (MDI) a pentan (nadouvadlo). Poměr mísení jednotlivých vstupních komponent byl zadán opět zadavatelem úkolu. Tři vzorky byly s obsahem plniva 1, 3 a 5 % hm., další vzorek byl připraven jako referenční pěna bez přítomnosti plniva. Hmotnostní obsah plniva byl vztažen ke složce polyolu. Série vzorků byla porovnána nejprve subjektivně, především vzhled. Pomocí infračervené spektroskopie byl zhodnocen kvantitativní průběh reakce. TGA analýza ověřila, zda použité plnivo negativně neovlivňuje termickou stabilitu připravené tvrdé PUR pěny. Proces biodegradability byl studován pro tři vzorky s plnivem, jako referenční byl vzorek tvrdé PUR pěny bez plniva. K testování míry biodegradace vzorků PUR pěn byla vybrána směsná termofilní kultura, která disponuje širokým enzymovým vybavením. Ze získaných výsledků byla zhodnocena úspěšnost celého procesu a naplnění cílů. Klíčová slova: polyuretany, biodegradabilita, biodegradabilní plnivo

40

MDF composites AC-PVAl with increased moisture resistance Martin Repka Ing. František Šoukal, Ph.D. Brno, University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Material Chemistry Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] Polymer-impregnated cement materials represent an interesting and promising alternative to conventional Portland cement pastes. Macrodefect-free (MDF) composites represent the well-known group of these materials, consisting of inorganic binder and organic polymer. Despite the identification of many potential applications and unusual mechanical properties, MDF cements have certain limitations and particularly loss of strength on exposure to moisture or humidity. One approach to increase the moisture resistance is “in situ” reticulation of polymer. In this work, an initial series of MDF composites based on alumina cement and polyvinyl alcohol with three types of organotitanate crosslinking agents (Tyzors) was prepared. Effect of modification on MDF composites properties was evaluated by testing tensile bending the deposit of materials in different humidity conditions. Keywords:

MDF, polyvinyl alcohol, Tyzor, calcium aluminate cement, high strength, moisture resistance

41

Analýza mechanických vlastností polymerů a polymerních kompozitů pomocí videozáznamu tahové zkoušky Jolana Ščudlová Jan Žídek Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav materiálů Purkyňova 118, 61200 Brno, Česká republika. [email protected] Obsahem této práce je testování mechanických vlastností doplněné o videozáznam tahové zkoušky. Jedná se o bezkontaktní metodu, kde videozáznam slouží k podrobnějšímu vyhodnocení Poissonova poměru, zejména při vyšších prodlouženích a vyhodnocení lokální deformace. Protože deformace je v materiálu rozložena nehomogenně, hledá se nejslabší místo, tj. místo prvního vzniku trhliny, k jeho určení slouží metoda lokální deformace. Tahová zkouška může být nepřesná, pokud vzorek během testu značně změní své rozměry. Použitím digitální obrazové analýzy lze sledovat změnu geometrie vzorku a také dobře monitorovat tvorbu krčku. V této oblasti se objevují zejména práce autora C. G‘Sell. Zabýval se měřením reálného napětí a reálné deformace, to znamená napětí a deformace, které nejsou přepočítávány počítačem. Pomocí těchto hodnot vyvozoval informace k předpovědi kinetiky tvorby krčku a změny geometrie vzorků. Dále jsou to práce A. R. Haynese, P. D. Coatese, E. Soloranza a dalších. Na tahové tělísko byly zakresleny značky a test byl snímán kamerou. Získané videozáznamy z tahových zkoušek byly upraveny a následně vyextrahovány snímky, které odpovídaly situaci každých 10 vteřin testu. Pro lepší detekci značek byl u snímků upraven jas, kontrast a byla vyříznuta jen část s tahovým tělískem. Značky byly snímány pomocí programu pro analýzu obrazu a byla určena jejich poloha v různých prodlouženích vzorku. Souřadnice poloh budou sloužit pro matematické zpracování dat a následně k výpočtům mechanických vlastností. Také bude tato metodika odzkoušena na konstitutivních modelech. Tyto modely vycházejí z zobecněného Hookova zákona, jedná se například o modely true stress nebo metodu konečných prvků. Cílem naší práce je analyzovat polymery a polymerní kompozity pomocí konstitutivních modelů. Zejména bude v této práci použito metody rozložení do složek deformace. Což zahrnuje složku hydrostatickou a deformační. Rozložení do složek umožní lepší interpretaci vztahů mezi strukturou a vlastnostmi. Klíčová slova: tahová zkouška, obrazová analýza, Poissonův poměr

42

Stabilita fotografického obrazu při dlouhodobém stárnutí Eva Štěpánková Ing. Petr Dzik, PhD. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie Purkyňova 118, 612 00, Bno, Česká republika [email protected] V počátcích barevné fotografie bylo zpracování obrazu téměř výhradně záležitostí profesionálních laboratoří kvůli velké náročnosti celého procesu chemického zpracování. Po krátkém čase expozice prvních barevných fotografií na světle se ukázala jejich nedostatečná světlostálost. V současnosti je kvalita klasických barevných fotografií mnohem vysoká, avšak je potřebné pro každý typ fotografického materiálu ověřit jeho světlostálost. Přechod k digitálním technologiím rozšířil celý proces zpracování fotografií i mezi laickou veřejnost, přitom nároky na kvalitu se nezmenšily. Nevýhodou těchto doma zhotovených tisků inkjetovou technologií je smíchání všech inkoustů v jedné přijímací vrstvě, na rozdíl od klasického třívrstvého fotografického papíru. Toto uspořádání umožňuje přímou interakci všech barviv inkoustů, vedoucí k poměrně rychlé degradaci obrazu (katalytické blednutí). K degradaci fotografického materiálu přispívají okolní jevy, hlavně ozáření světlem a jeho intenzita, také teplo, vlhkost, a plyny - zejména ozon, SOx, NOx. Testovací škála obsahující 990 barevných polí byla exponována na různé materiály různým zařízeními a také tištěna inkjetovou technologií na různá přijímací média. Tyto vzorky byly umístěny do rámů a vystaveny světlu a vlivům prostředí. Intenzity ozáření a osvětlení byly dlouhodobě monitorovány, jednotlivé pole testovacích škál byla měřena spektrofotometrem Gretag MacBeth Spektrolino. Byly tak získány CIE L*a*b* hodnoty a reflektanční spektra. Z těchto dat byly počítány barvové odchylky CIE ΔEab Testování a následnou predikci stárnutí těchto materiálů upravuje fotografická norma ISO 18909, pro sledování úbytku optických hustot používá denzitometrii, pro rozšíření možností vyhodnocení vzorků bylo použito i kolorimetrické zpracování. Byly sledovány změny na různých materiálech pomocí barvových odchylek CIE ΔEab a byly vypočítány objemy barvových gamutů. Za předpokladu, že degradace probíhá podle kinetiky prvního řádu, byl stanoven trend změny objemu gamutů. Kombinací těchto metod byla zkoumána světlostálost vybraných médií.

43

Modifikace suchých omítkových směsí vápencovými odkaly Jiří Švec Petr Ptáček, Tomáš Opravil Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemické, Ústav chemie materiálů Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Z hlediska moderního pohledu na odpadové hospodářství je žádoucí co možná největší množství odpadů efektivně zpracovávat. Odkaly po vypírce těžených vápenců obsahují mnoho jílových složek, ale rovněž je zde nezanedbatelný podíl jemného kalcitu. Tuto druhotnou surovinu lze použít k přípravě nízkoenergetických pojiv. Možnosti využití takových alternativních pojiv byly testovány v suché omítkové směsi, kde jimi byl nahrazován portlandský cement. Vzorky odkalů byly podrobeny analýzám chemického (ICP-OES) i fázového (TG-DTA, RTG) složení. Z důvodu značné vlhkosti odkalů bylo nutné upravit konzistenci přídavkem nehašeného vápna, aby vznikla plastická pasta vhodná pro extruzi. Extrudované pelety byly volně vysušeny, vypalovány při teplotě 1 000 a 1 150 °C a nakonec pomlety na jemnost odpovídající cementu. K testování pojiva byla podle komerčních produktů sestavena omítková směs obsahující kamenivo o vhodném množství a granulometrii, vápenný hydrát a portlandský cement, který byl nahrazován různými podíly připraveného pojiva. Z modifikovaných omítkových směsí byla připravena testovací tělíska (40x40x160 mm), u kterých byla stanovována pevnost v tahu za ohybu a v tlaku. Experimentálně bylo zjištěno, že připravené omítkové směsi by bylo možno modifikovat až 100 % náhradou portlandského cementu alternativním pojivem. Do budoucna by bylo vhodné prozkoumat možnosti přípravy nízkoenergetického pojiva z této pro využití v praxi velice perspektivní druhotné suroviny.

44

Viskozimetrie systému hyaluronanamfifil Martin Trojan Ing. Martin Chytil Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav spotřební chemie Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Česká republika [email protected] Příspěvek se zabývá studiem interakcí mezi přírodním polysacharidem hyaluronanem (HA), který se vyskytuje v lidském organismu a hojně se používá ve farmacii, lékařství a kosmetice, a amfifilem. Jako amfifilní látky byly zvoleny esenciální aminokyselina lysin a neesenciální 6-aminokapronová kyselina. Přítomnost karboxylové skupiny na HA a aminoskupiny aminokyselin předpokládá elektrostatické interakce mezi těmito látkami. Tento předpoklad vede k možnosti fyzikálně modifikovat HA a následně ho použít jako nový typ nosiče biologicky aktivních látek, např. léčiv. Pro studium interakcí byly vybrány HA o molekulové hmotnosti 1,75MDa a 70kDa. Byly připraveny směsi roztoků HA o koncentraci 0,1% a 0,5% a roztoků aminokyselin o koncentraci 0,2 mol/l v objemových poměrech 10:1, 50:1 a 200:1. Na studium interakcí byla použita reologie. Směs s HA o molekulové hmotnosti 70kDa byla měřena na souosém dvouválci a směs s HA o molekulové hmotnosti 1,75MDa byla měřena pomocí geometrie kužel–deska (C60/1). Výsledky naznačují, že dochází k interakcím mezi HA a aminokyselinami, zvláště pak u systému 1,75 MDa HA a lysinu. Interakce mezi HA a aminokyselinami se projevily snížením viskozity směsi. Snížení viskozity se projevilo i u nižší molekulové hmotnosti, ale nebylo už tak výrazné. Interakce mezi 6-aminokapronovou kyselinou a HA o molekulové hmotnosti 1,75MDa nebyly tak výrazné jako u lysinu. U HA s molekulovou hmotností 70kDa byly interakce velice slabé skoro neznatelné. V dalším studiu bude systém hyaluran amfifil podroben měření v prostředí 0,15M NaCl a následně v pufru o pH 6. Klíčová slova: hyaluronan, amfifil, viskozimetrie, reologie

45

Rozpustnost polypropylenu v uhlovodíkových rozpouštědlech Urbánková Radka Vedoucí práce: Ing. Jan Kratochvíla, Csc. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 464/118,612 00 Brno, Česká Republika [email protected] Polypropylen, velkoobjemově vyráběný polyolefin, disponuje vynikajícími užitnými vlastnostmi, ekologickou nezávadností, snadnou recyklovatelností a zpracovatelností různými technologickými postupy. Klíčovými strukturními parametry polypropylenu jsou jeho stereoregularita a molekulová hmotnost. V této práci byla hodnocena extrahovatelnost a rozpustnost polypropylenového prášku připraveného na vysoce aktivním Zieglerově-Nattově katalyzátoru. Extrakce při teplotě varu rozpouštědla (pentan - hexan - heptan - benzen) poskytly obsahy extrahovaných podílů rostoucí s teplotou extrakce. V rámci rozpustnostní metody byl vzorek polypropylenu dokonale rozpuštěn při 140 °C v sérii několika alifatických a aromatických rozpouštědel, následně po zchlazení roztoku na laboratorní teplotu byly získány a separovány rozpustné a nerozpustné podíly. Stereoregularita rozpustných frakcí byla charakterizována metodou vysoce rozlišující 13C NMR, krystalinita metodou DSC a distribuce molekulových hmotností metodou GPC. Použitá rozpouštědla byla hodnocena z hlediska svých fyzikální vlastností a stérických a elektronických parametrů jako jsou molekulová hmotnost, hustota, teplota varu, dipólový moment, index lomu a interakční parametr. Klíčová slova: Polypropylen, ataktický polypropylen, stereoregularita, rozpustnost, extrakční metody

46

Spektroskopické štúdium grafických štruktúr historických dokumentov Bc. Lucia Váryová vedúci práce: doc. Ing. Michal Čeppan, PhD. Slovenská technická univerzita v Bratislave Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Ústav polymérnych materiálov Oddelenie polygrafie a aplikovanej fotochémie Radlinského 9, 812 37 Bratislava [email protected] Cieľom práce bolo získať reflexné spektrá vzoriek hnedo-šedých atramentov bister, sépia a železogalových atramentov, ktoré sa používali v historických dokumentoch a kresbách, počas starnutia v oblasti blízkej infračervenej spektroskopie v rozsahu vlnových dĺžok 1100 – 2400 nm a porovnať ich tvar navzájom z hľadiska ich ďalšieho využitia v metóde na identifikáciu hnedo-šedých atramentov. V teoretickej časti sa práca zaoberá zhrnutím poznatkov o historických atramentoch bister, sépia a o železogalových atramentoch. Diskutuje sa dôležitosť identifikácie atramentov vo vzťahu k písomným pamiatkam a ich zachovaniu. Uvádza sa stručná charakteristika blízkej infračervenej spektroskopie, ktorá sa využila v experimentálnej časti. Experimentálna časť zahŕňa popis vzoriek pripravených atramentov, popis zostavy na meranie reflexných spektier v NIR oblasti a spôsob vyhodnotenia výsledkov. Získané spektrálne údaje poukazujú na rozdielne vlastnosti jednotlivých atramentov v tejto spektrálnej oblasti. Tvar spektier umožňuje rozlíšenie týchto atramentov. Výsledky získané v tejto práci a databáza spektier vzoriek atramentov budú východiskom chemometrického detektora – metódy na rozlíšenie a identifikáciu hnedo-šedých atramentov v historických rukopisoch a kresbách. Kľúčové slová: sépia, bister, NIRS, atramenty

47

Aplikace nanoplniv do termoplastů Bc. Luboš Žák Mgr. František Kučera, Ph.D Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav chemie materiálů Purkyňova 118, 612 00 Brno ČR [email protected] Bakalářská práce se v teoretické části zaměřuje na rešerši současného stavu poznání v oblasti přípravy, vlastností a aplikací nanokompozitů s termoplastickými polymerními matricemi a různými typy nanoplniv. Přehledně jsou popsány metody přípravy nanokompozitů a technik používaných pro jejich charakterizaci. První metodou pro přípravu nanokompozitů je aplikace nanoplniva do roztoku polymeru s následným odstraněním rozpouštědla. Druhou metodou je polymerace disperze nanoplniva v monomeru. Poslední zvolenou metodou je aplikace nanoplniva v disperzi ethanolu do taveniny polymeru. Experimentální část se zabývá nejdříve přípravou nanokompozitních fólií pro charakterizaci reologických vlastností. Polymerní matricí byl polystyren a vybraná nanoplniva byla aplikována do roztoku polymeru a následně odstraněno rozpouštědlo. Druhou metodou byla příprava nanokompozitů polymerací disperze nanoplniva v monomeru. Metoda in-situ přípravy nanokompozitu je založena na termicky iniciované polymeraci disperze nanoplniva ve styrenu s vybraným typem radikálového iniciátoru. Třetí navrženou metodou byla aplikace plniva v disperzi ethanolu do taveniny polymeru v mixéru.

48

Sekce studentů doktorských studijních programů

Molecular study of lipids in peat and lignite by sequential chemical degradation Radka Bachratá Martina Klučáková Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Physical and Applied Chemistry (IPAC) Purkyňova 118, 612 00 Brno, Czech Republic e-mail: [email protected] Soil lipids were shown to have relatively high resistance to biodegradation and therefore could provide information on organic matter sources and diagenetic processes. Soil organic matter is highly heterogeneous and different dynamic pools have been evidenced. However the links between these pools and molecular structure have not yet been established. The aim of this study was to characterize the free bitumen composition (the solvent extractable fraction) of the South-Moravian lignite (SML) from the locality Mikulčice (Czech Republic). The data are discussed in relation with the composition of the free lipids of a French Peat located in Frasne (Jura, France) to find out the link between an young sediment (peat) and an older one (lignite). Numerous compound classes (free hydrocarbons and free ketones, bound alkanols, bound fatty acids, bound ω-hydroxy acid, bound diacids and polycyclic compounds) were identified in both samples and their different distribution was determined. GC/MS analysis of the free and bound lipids has revealed different main sources depending on the differential degradation. Some similarities could be a strong sign of the preservation of a part of waxes and suberins from higher plants (long chained bound fatty acids.) Large differences in lipid molecular composition were observed between the samples, illustrating the importance of studying lipids from the young sediment (peat) and the older one (lignite).

51

Accelerated Ageing of Parchment Documents in Various of Atmospheres Ing. Michaela Ciglanská Supervisor: Ing. Viera Jančovičová CSc. Slovak Univerzity of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, Department of Graphic Art Technology and Applied Photochemistry, Radlinského 9, 812 37, Bratislava, Slovakia e-mail: [email protected] This thesis is based on the study of composition of inks made of gallic acid and tannin acid on the parchment sample. Inks were prepared from gallic acid a tannin acid into different ratio aspect of iron ions. Consequently, the changes of chemical, optical and spectroscopical attributes of parchment were monitoring under the impact of iron-gallic inks and different ratio of iron ions, so as using accelerated ageing on the purpose of seeing resistance of parchment. The progress of accelerated ageing was watched in the special flasks in conditions of three different atmospheres. One of the atmospheres was without pollutants by relative humidity 50 % and others were polluted with gas SO2 or NOx. Nevertheless, measuring the optical and chemical attributes of inks and parchment allowed us to study the composition of ink. Moreover, spectroscopical methods also allowed us to characterize differences in structure of materials. Tendency of this thesis is to draw attention to destructive corrosion effects of iron-gallic inks.

52

Humic acids – possibilities of characterization of their dissociation Eva Čechová Romana Kolajová, Martina Klučáková Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institution of Physical and Applied Chemistry, Purkyňova 118, 612 00, Brno, Czech Republic email: [email protected] Understanding of humic acid (HA) dissociation and the determination of their dissociation constant is very interesting task for characterization of their properties in the environment etc. In this work we focus on the determination the dissociation constant of HA from three different points of view: classical Henderson-Hasselbalch equation, the multi-step dissociation mechanism of HA suggested in our previous works and measurement of UV-VIS spectra of HA in solutions with various pH. The lignitic HA, used in this study, was characterized by elemental analysis, FT-IR spectroscopy. Total acidity and content of carboxylic groups were determined by classical titration methods. All investigations were based on the measurement of aqueous suspensions of HA whose extracts were studied by potenciometry, conductometry and UV-VIS spectroscopy. Values of dissociation constants obtained by means of three different points of view were compared. The values of dissociation constants must be regarded as apparent due to the nature and the content of different type of functional groups in their structures and behaviour of HA. Keywords: lignitic humic acid, different determination of dissociation constant

53

Evaluation of applicability of indirect photometric detection for chiral separations of selected carboxylic acids in dairy products Ing. Miloš Dvořák Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Food Science and Biotechnology, Purkyňova 118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] This work is check possibility application indirect photometric detection for enantiomers separation lactic acids and beta-hydroxybutyric acid with capillary electrophoresis. As chiral selector is used vankomycin. Verified his ability partial separation lactic acid on antipode with using picric acid as vizualition anion in background electrolyte. Used was coated capillary. Application indirect photometric detection succeed. Chiral separation beta-hydroxybutyric acid wasn‘t successful. They are selection suitable vizualization anions for indirect photometric detection. Are measured their electrophoretic and spectrophotometric characteristics, for determination compatibility use in capillary electrophoresis in relation with indirect photometric detection. From measured and searched characteristic was choice visualizations anions for next experimentation. According to ascertained and measured feature reflect be optimal eosine soluble in alcohol and bromophenol blue.

54

Spectroscopic properties of model brown-grey inks-paper systems during ageing Ing. Lukáš Gál Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, Department of Graphic Art Technology and applied Photochemistry Radlinského 9, 812 37, Bratislava, Slovakia [email protected] This paper deals with extending previous chemometric method for identification of brown–grey inks in historical documents and drawings, based on NIR fiber optics reflectance spectra. Previous method which used reflectance spectra in the wavelength range 500–1050 nm doesn’t reliably distinguish bistre inks of the irongall inks. The method is based on comparison spectra of samples of inks by Target Factor Analysis (TFA). Extended method use the wavelength range 1200–2300 nm. This phase was aimed at distinguishing iron-gall inks of the bistre and sepia inks. Reference database of spectra of iron-gall inks contains of 48 model samples without copper and 72 model samples with copper. Similarly were acquired spectra of model samples of sepia and bistre inks. It was found that the shapes of spectra of bistre inks and spectra of iron-gall inks in the wavelength range 1200–2300 nm are markedly differ and method TFA can reliably distinguished these inks. Equally it is possible to distinguish spectra of sepia inks from iron-gall inks. Analysis of comparative set of spectra of iron-gall inks shows, that TFA method can reliably identify these inks. Keywords:

iron-gall inks, chemometric, target factor analysis, fiber optics spectroscopy

55

Characterization of a new 8-hydroxyquinoline Modified Resin Gel for DGT Technique Michaela Gregusova Bohumil Docekal Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection Purkynova 118, 612 00 Brno, Czech Republic Institute of Analytical Chemistry of the ASCR, v.v.i. Veveri 97, 602 00 Brno, Czech Republic [email protected] The diffusive gradients in thin film technique (DGT) employs a hydrogel layer to control the diffusive transport of metals to a cation-exchange resin, usually Chelex 100, which is selective in free or weakly complexed metal ion species. This study deals with a new resin gel based on Spheron-Oxin® ion exchanger with anchored specific groups of 8-hydroxyquinoline for DGT technique. The performance of this new binding phase was tested for determination of Cd, Cu, Ni, Pb and U under laboratory conditions. The DGT measurement of Cd, Cu, Ni and Pb with SpheronOxin® resin gel is not affected by ionic strength of 25 μmol.l-1-0.05 mol.l-1 within the pH range of 6-8. The effect of iminodiacetate and humic substances, the model competitive ligands, on uptake of these metals on both Chelex 100 and Spheron-Oxin® binding agents was also investigated. Uranium forms various complexes in natural waters with a variety of ligands. Depending on the pH of the solution, uranyl species include stable hydroxide and, especially carbonate complexes due to dissolved minerals and atmospheric CO2. Therefore, comparative study of the performance of Chelex 100 and Spheron-Oxin® resin gels performance was also done in carbonate medium. Spheron-Oxin® based resin gels exhibits more specific uranium uptake than Chelex 100 based resin gel. The new binding phase with a higher selectivity to race metal species than Chelex 100 could potentially provide more information on metals speciation in aquatic systems. Keywords: DGT technique, speciation analysis, 8-hydroxyquinoline

56

The Effect of the Nano-Fillers on the Crystal Growth in Semicrystalline Nanocomposites: Molecular Dynamics Study Kateřina Hynštová Supervisor: Prof. Josef Jančář Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Chemistry Purkyňova 118, 612 00 Brno [email protected] Due to the relation between the polymer morphology and properties the crystal growth is of primarily importance. Thus, understanding and possibility of tailoring of this phenomenon is crucial in variety of processes and applications. Also, crystallization in polymers has been promising gateway to the self-assembly processes or to crystallization of biomaterials. The morphology of the nano-filled composites is significantly altered in comparison with the neat polymers. It has been shown that the crystal growth in semicrystalline nanocomposites is slowed down with the increasing content of the fillers. The crystal growth was studied via polarized optical light microscopy. The spherulites growth rates have been measured in the HDPE matrix nanocomposite filled with fumed silica. The reduced reptation due to immobilization of the chains at the large particle-matrix interface has been suggested as the main mechanism of the reduction in the spherulites growth rates. The molecular dynamics simulations of the crystallization in the neat system as well as in the filled nanocomposite have been performed. In agreement with the theory proposed, the crystals growth rates were reduced in the presence of the attractively interacting particles. Keywords:

crystallization, nanocomposite, molecular dynamics simulation, reptation

57

Determination of the ability to degrade fats and oils using commercial preparation Kateřina Illková Jiřina Omelková, Živan Gojković, Jana Pavlačková Brno Univerzity of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Food and Biotechnology Purkyňova 118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] An interesting strategy in nowadays is the use of lipase producing microorganisms in wastewater treatment system. Lipase producing microorganisms have abilities to degrade fats, oils and greases (FOGs) in wastewater and therefore one commercial preparation was tested for its ability. As substrates, two fats (lard and beef fat) and four oils (rape seed oil, sunflower oil, palm oil and olive oil) were chosen. The degradation ability of commercial preparation for different substrates was investigated by the determination of lipid degradation at pH 7, temperature 25 °C, aerobic condition and agitation at 160 rev/min for 14 days in Erlenmeyer flasks. Simultaneously, the lipolytic activity was spectrophotometrically determined at 420 nm. All tested substrates were degraded by the different rate to basic units (fatty acids). Rape seed oil and lard were decomposed by bacterial lipase from commercial preparation. Klíčová slova: lipid degradation, wastewater

58

Assessment of effect of landfill leachate on the environment Gabriela Kalčíková Milada Vávrová, Andreja Žgajnar Gotvajn Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection Purkyňova 118, 612 00, Brno, Czech Republic [email protected]

Nowadays, most of the municipal and industrial solid waste production is still disposed on a landfill. In spite of many advantages of landfilling, hazardous leachate with potential risk for environment can be generated. The aim of our research was to assess ecotoxicity of raw landfill leachate prior treatment and treated landfill leachate originating from regional municipal landfill Unično, Slovenia. For more comprehensive assessment of effect of samples on the environment, biodegradability was determined as well. For the purpose of ecotoxicological evaluation three different testing organisms were chosen: bacteria Vibrio fischeri, duckweed Lemna minor and crustacean Daphnia magna. For assessment of biodegradability method of determination the oxygen demand in closed respirometer was used. Both investigated leachates shown hazardous impact to Daphnia magna and especially to duckweed Lemna minor. Bacteria Vibrio fischeri did not show significant sensitivity to any leachate. Low biodegradability of both samples was also confirmed. Determined physiochemical parameters of these leachates exceed Slovenian effluent limits as well as legislative limit for Daphnia magna. According to all results, raw and treated landfill leachate that is now commonly released into environment could present a significant risk to environment and both leachates were assessed as not appropriate to be released into environment. Keywords: ecotoxicity testing, biodegradability, landfill leachate

59

Influence of pH at coagulation by chitosan Ing. Jana Leskovjanová, Supervisor: doc. Ing. Petr Dolejš, CSc. Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkyňova 118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected]. Biopolymer chitosan is a new coagulant, applicable in water treatment. Most of amine groups of chitosan in acetic solution are protonated and they can attract particles with negative surface charge that are present in water (e. g. humic substances). The results show that coagulation efficiency and optimal dose of chitosan are strongly dependent on pH. Keywords:

60

coagulation, aggregation, chitosan, pH, hubic substance, water treatment.

Plasma polymer films of tetravinylsilane modified by UV irradiation Soňa Lichovníková Vladimír Čech, Rutul Trivedi, Josef Zemek Brno Univerzity of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Chemistry Purkyňova 118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] Plasma-polymerized organosilicones in a form of thin films is a material which has potential for useful applications not only in electronics and optoelectronics, but also in fiber reinforced or particulate composites and nanocomposites with controlled interphase. A post-deposition UV irradiation of plasma polymer films introduces new possibilities to modify physical and chemical properties of deposited films. Plasma-polymerized tetravinylsilane (pp-TVS) films were deposited on polished silicon wafers (100) using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The substrates were pretreated by argon plasma (10 sccm, 5.0 Pa, 5 W) for 10 min to improve the film adhesion. Pp-TVS films were prepared at a mass flow rate of 3.8 sccm (3.0 Pa), power of 10 W, and two deposition times in order to deposited two sets of 6 samples with a different film thickness of 0.1 and 0.5 μm, respectively. Five pp-TVS films of each set were irradiated by ultraviolet (UV) light at ambient conditions using a medium-pressure mercury UV lamp. Time of UV exposition was set as 10, 33, 100, 333, and 1000 min. The sixth film of each set was used as reference sample and was not UV irradiated. All the samples were stored at room temperature (about 22oC, 30% humidity) and observed during 134 days to investigate aging effects. The film thickness and optical constants were evaluated by spectroscopic ellipsometry. Chemical structure and composition of UV modified and the reference films were analyzed using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The surface morphology of pp-TVS films and their mechanical properties (Young’s modulus, hardness) were determined by AFM and nanoindentation measurements. Spectroscopic ellipsometry revealed significant modification of optical properties and even a noticeable reduction (up to 50%) of film thickness immediately after UV irradiation. The refractive index decreased from 1.67 (reference sample) to 1.39 (1000 min UV irradiation) for a wavelength of 633 nm. Absorption of UV modified films decreased in UV range and the extinction coefficient was diminished more than twelve times for a wavelength of 250 nm. FTIR spectra indicated changes in chemical structure of UV modified films. An increased concentration of Si-O-C species at an expense of Si-C ones made evidence about the oxidation effect under UV irradiation and formation a stiffer material as resulted from nanoindentation measurements and the Young’s modulus was enhanced by 37%. Keywords: thin film, PECVD, tetravinylsilane, UV irradiation, FTIR, ellipsometry

61

Influence of testing regime and fluorapatite upon the bioactivity of glass-ceramics Gabriela Lutišanová Martin T. Palou Institute of Inorganic Chemistry, Technology and Materials, Slovak University of Technology, Radlinského 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic [email protected] The bioactivity of glass ceramics with different amount of fluorapatite has been tested in vitro under static and dynamic regimes. Glass-ceramic samples were immersed in simulated body fluid (SBF) at 36.5 °C for 48 h and 4 weeks. The paper reports the preliminary results of bioactivity in vitro test of two glass-ceramics without and with 14 wt.% of P2O5 linked in fluorapatite. SEM and Microprobe analysis were applied to characterise the samples, as well as to detect the presence of new phase onto the surface. The bioactivity, as demonstrated by the formation of new apatite layer depends on fluorapatite content. In earlier testing period, no difference between static and dynamic regime has not been evidenced in samples without P2O5, while the samples with fluorapatite present two different structure layers of hydroxyapatite. In dynamic regime, the structure was less porous than in static testing regime. It was found that in the later testing period (up to 4 weeks) the layer of hydroxyapatite was developed by periodical deposition of spherical apatite bullet under static regime. In the dynamic test regime, the microstructure of apatite layer formed on the surface of sample is porous and grows as a result of continual reaction between the layer and fluid. Keywords: Glass-ceramics, Fluorapatite, In vitro test, SBF, Bioactivity, static and dynamic regime.

62

Production of extracellular polysaccharide pullulan in yeast like strain Aureobasidium pullulans under stress conditions Vladimír Ondruška Petra Matoušková, Ivana Márová Brno University of Technology, Faculty of Chemistry Purkyňova 118, 61200 Brno, Czech Republic [email protected] Pullulan is an extracellular water-soluble polysaccharide produced by yeastlike strain Aureobasidium pullulans. It is a linear homopolysaccharide usually described as an alpha-(1 - 6) linked polymer, consisting mainly of malto-triose units. The regular alternation of alpha-1,4 and alpha-1,6 bonds results in two distinctive properties, such as structure flexibility, enhanced water-solubility and excellent film- and fiber forming properties. Thanks these characteristic pullulan can be used in low-calorie food additives, cosmetic emulsions, oxygen-impermeable film for packaging, adhesives, and thickening and extending agents. Recently, pullulan has been getting renewed attention as an excellent material for pharmaceutical and biomedical application. The aim of this study was found an optimal concentration of stress factor for higher pullulan production. Different type of exogenous stress factors were added into media for A. pullulans cultivation. A. pullulans cells were cultivated in Erlenmeyer flasks at 28°C under permanent shaking. Samples were taken in 24-hour intervals. Quantitative changes of biomass and pullulan content were followed in presence of salt stress, peroxide and ethanol stress in medium. Key words: pullulan, Aureobasidium pullulans

63

Reactivity of C-NO2 bonds in nitroaromatic compounds: Bond dissociation and bond disproportionation approach Michal Pexa Zdeněk Friedl Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Environmental chemistry Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] Homolytic dissociation of C-NO2 bond represents the primary fission process of nitroaromatic compounds under thermal, impact, shock and electric spark initiation stimuli. Homolytic bond dissociation energies BDE(C-NO2) describe the CNO2 bond fission. Theoretical calculations of BDEs are substantially influenced by inadequate treatment of electron correlation. Recently the alternative method was suggested to overcome this substantial drawback – an isodesmic reaction RC-NO2 + SC-H → RC-H + SC-NO2 where SC-NO2 is standard nitroaromatic compound. This reaction is characterized by bond disproportionation energy DISP(C-NO2), which inherently cancel the electron correlation effect accompanying homolytic bond dissociation. The bond disproportionation energies DISP(C-NO2) and bond dissociation energies BDE(C-NO2) were evaluated for 11 nitrobenzenes and 19 nitrotoluenes at ab initio DFT B3LYP/6-311+G(d,p) level and correlated with their detonation velocities D and with charge of a leaving nitro group Q. Keywords: bond dissociation energy, bond disproportionation energy, nitrobenzenes, nitrotoluenes, detonation velocity.

64

Strain Hardening in Nano Filled PMMA Lukáš Recman Prof. Alan J. Lesser, prof. Josef Jančář Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Chemistry Purkyňova 464/118, Brno 612 00, Czech Republic [email protected] The influence of nanoparticles on the strain hardening behavior of amorphous PMMA is investigated. The magnitude of strain hardening response is altered with changing the volume fraction of nano particles and molecular weight of PMMA matrix. Uniaxial compression test were performed to obtain a clear deformation behavior and the strain-hardening slope was derivated (GH). Strain hardening region shows a pronounced strain and temperature dependence suggesting the strong viscoelastic behavior. With increasing temperature and decreasing strain rate, the GH was observed to decrease and visa-versa. Obtained data were correlated with Guth-Gold equation. Strain hardening response of nano-filled system shows a pronounced effect of nanoparticles with increasing volume fraction and temperature suggesting on the immobilization effect of nanoparticles on the chain segments. No significant effect of molecular weight on the strain hardening response of neat or nano filled system was found. Keywords: Strain Hardening, nanoparticles, PMMA.

65

Evaluation of Varnished and Laminated Samples Lightfastness Jiří Stančík Faculty of Chemistry, Brno University of Technology Purkyňova 118, 612 00 [email protected] There are well known problems with archival stability of inkjet prints. Mainly dyes used in inkjet ink solutions are not very stable in the presence of degradation conditions as UV light or pollutants in the environment. Lamination or varnish application is one of the ways of simple inkjet prints protection. Prints are directly protected against mechanical damage (scoring and scratching), there is no access of air and pollutants from surrounding atmosphere to surface of prints and finally, varnish coating or lamination layer may absorb a part of dye-destructive UV light. Efficiency of this protection is tested by UV light accelerated ageing tests with the use of a xenon test chamber. Inkjet prints lightfastness is evaluated from colorimetric measurements and calculated colour changes in the term of total colour difference. Keywords: Inkjet lightfastness, varnishing, laminating, colour gamut

66

Dispersion Polymerization of Styrene for Preparation of Novel Monodisperse Hypercrosslinked Microspheres Petr Šálek Daniel Horák Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Chemistry Purkyňova 646/118, 612 00 Brno, Czech Republic [email protected] Microspheres with high specific surface area (SBET > 1,000 m2 g-1) and high micropore volume (~ 0.6 ml g-1) are considered for various applications including chromatography, storage of hydrogen, water purification. Such particles can be prepared by crosslinking of lightly crosslinked precursors swollen in thermodynamically good solvents. The method was introduced by Davankov in 1980s involved Friedel-Crafts alkylation of aromatic rings using a catalyst. However, the conventional precursors suffered from some shortcomings, such as large particle size (hundreds or tens of micrometers), broad particle size distribution and lack of morphology control. Aim of this contribution was to obtain micrometer-size polymer particles of a narrow size distribution by a single-step method of the dispersion polymerization and to investigate their hypercrosslinking with chloromethyl alkyl ethers. In the first step, precursor particles were obtained by the dispersion polymerization of styrene and divinylbenzene in ethanol or in ethanol/2-methoxyethanol mixture. Morphology, size and polydispersity of the particles were controlled by the concentration of hydroxypropyl cellulose stabilizer, 2-methoxyethanol/ethanol ratio and mode of divinylbenzene addition. Monodisperse 3–4 μm microspheres were thus obtained depending on the reaction conditions. The microspheres were then hypercrosslinked in anhydrous 1,2-dichloroethane using SnCl4 catalyst and different alkylation agents, such as chloromethyl methyl ether, chloromethyl ethyl ether and chloromethyl octyl ether. Morphology, size and polydispersity of obtained microspheres was analyzed by scanning electron microscopy, specific surface area was measured by the dynamic desorption of nitrogen and pore volume and pore size distribution were determined by mercury porosimetry and cyclohexane regain using the centrifugation technique. In order the resulting microspheres were used as a packing material in highperformance liquid chromatography, they were functionalized to introduce sulpho groups. Alternatively, iron oxide was precipitated inside the pores of the microspheres to design magnetic carries which are easy to manipulate by a magnet. Keywords:

dispersion polymerization, hyprecrosslinking, styrene, divinylbenzene

67

Ink-jet Printing of Fine Structures and Image Analysis Michal Šandrej Vladimír Dvonka Slovak Universityof Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, Department of Graphic Art Technology and Applied Photochemisrty Radlinského 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic [email protected] This paper deals with using an ink-jet technology for a deposition of fine structures by conductive polymer PEDOT:PSS and with an image analysis of these structures. Experimental work is oriented to handle the conditions of press process using a commercial ink-jet printer with a piezoelectric head. Optimal PEDOT:PSS solution with 5 % DMSO addition was prepared, and specific patterns were printed. Substrate properties were changed by Dielectric Barrier Discharge treatment for achieving better print results. Methods of the image analysis were used to determine the quality characteristics of the printed composition substrate/conductive polymer. Measurements of noise, homogenity and determination of microlines deformation using Line Spread Function were realized. Programs such as Imatest and Global Lab were used for the evaluation of measurements. Noise can be interpreted as random variations of one or more characteristics, such as pixel level value. The standard deviation of average pixel level value was calculated as noise.

68

Identification of Yeasts Species and Strains Expecially Saccharomyces, Hanseniaspora, Pichia and Rhodotorula Isolated from the Wine by Using PCRRFLP method Hana Šuranská Dana Vránová, Radana Olivová, Renata Vadkertiová

Brno University of Technology, Fakulty of Chemistry, Purkyňova 118, 612 00 Brno [email protected] The identification and characteristic of the yeasts has gone through substantial changes in recent years. Several new methods were introduced for taxonomic classifying based on the molecular methods, which are oriented to easy and fast identification. One of these methods is the PCR-RFLP method. The amplification of the 5·8S-ITS rDNA sequence by the polymerase chain reaction with use of the primers ITS1 and ITS4 leads to the amplification of the specific sequence of DNA. Such multiplied DNA is after repurifying by the ethanol and drying submitted to the restriction analysis. With use of the restriction endonucleases DNA is chopped into the specific segments typical for the particular genus. The chopped fragments can be separated in the electric field in the agarose gel and subsequently evaluated. This study deals with identification of the wine yeasts by applying the PCRRFLP method. In this study 63 type (collection) yeasts were used. These yeasts were analysed by applying of the seven restriction endonucleases – HaeIII, HhaI, HinfI, HpaII, TaqαI, AluI and MseI. These endonucleases were compared and the best of them were chosen for identification of each species such as Saccharomyces, Hanseniaspora, Rhodotorula and Pichia. The final image of chopped DNA isolated from collection yeasts was compared to the results of already identified wine yeasts and these yeasts were subsequently taxonomically classified. In the following step it was characterized 60 yeasts isolated from white wine during the fermentation process and this yeasts were classified to strains and species. Evaluation of genetic similarity was conducted by program BioNumerics and as the results the dendrograms that were created with use of Jaccard‘s coefficients are obtained. Key Words:

Yeasts, identification, PCR-RFLP, restriction endonucleases, genetic similarity, dendrograms.

69

DNA Isolation from Probiotic Food Product Using Magnetic Particles Jana Tvrdíková Alena Španová, Bohuslav Rittich Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Food Science and Biotechnology Purkyňova 118, 61200 Brno, Czech Republic [email protected] Magnetic nano- and microparticles have attracted a great deal of research interest in the past decade. They oponed widespread opportunities for application in chemistry, biochemistry, biology, and medicine. Their use is especially efficient in heterogeneous systems. Two basic principles are used for the separation of target nucleic acid from a mixture. The magnetic support Ican be functionalized by streptavidin, or by a short oligonucleotide. The aim of this work was a selective separation of Lactobacillus DNA using newly-synthesized micrometer-sized magnetic microparticles P(GMA) functionalized with streptavidin (prepared by D. Horák, Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Science, Prague). PCR primer labeled with biotin was bound on streptavidin-coated particles using biotin-streptavidin interactions. The primer attached to the particles was used as DNA probe for DNA/DNA hybridization and isolation of complementary DNA. After magnetic separation, the DNA was eluted into TE buffer and tested in PCR. Following experimental conditions were optimized: the hybridization temperature, the amount of target DNA and the elution of isolated DNA from particles surface. Isolation and recovery of target DNA was verified by PCR using genus specific primers R16-1 and LblMA-rev (Dubernet et al., 2002). The procedure was evaluated in selective separation of DNA Lactobacillus from real food product (supplement). Target DNA was isolated in PCR-ready quality. Keywords: magnetic particles, streptavidin, Lactobacillus DNA separation, PCR

70

DNA Analysis of Clostridium Isolated from Late-blowing Cheeses Barbora Ürgeová Alena Španová, Bohuslav Rittich Brno University of Technology, Fakulty of Chemistry, Institute of Food Science and Biotechnology Purkyňova 118, 61200 Brno, Czech Republic [email protected] Some species of genus Clostridium provoke the late-blowing defect in cheeses which is characterized by high concentration of butyric acid and production of hydrogen and carbon dioxide. Therefore, the presence of butyric acid bacteria and spores in milk is undesirable and needs to be determined. This work is focused on the DNA analysis of a collection of bacteria isolated from late-blowing cheeses. PCR methods for genus and species identification were applied. Using genus-specific PCR, the set of 45 DNA samples was identified as DNA of Clostridium genus. Based on species-specific PCRs, it was found out that some of the samples were mixtures from C. butyricum and C. tyrobutyricum cultures. These samples were purified in order to obtain exact species classification. It was determined that 6 strains belong to the species Clostridium butyricum and 27 strains belong to the species Clostridium tyrobutyricum. Another 12 samples were not classified into tested species, including the collection strain C. sporogenes CCM4423. Strains with the hydrogenase (hydA) gene encoding H2-evolving hydrogenase were also searched using PCR. Specific PCR products were detected in 21 strains of the analysed set. All strains identified as species Clostridium butyricum were proved to contain hydA gene. Keywords: PCR, Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, hydA gene

71

Editoři:

prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. doc Ing. Martin Weiter, Ph.D. Ing. Petr Dzik, Ph.D.

Název:

Studentská odborná konference Chemie a společnost 2009 Sborník abstraktů

Nakladatel:

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Purkyňova 464/118, 612 00 Brno

Vydání: Rok 1. vydání: Náklad:

první 2009 50 ks

Tato publikace neprošla redakční ani jazykovou úpravou