PRACOVNÍ SKUPINA POLYMERNÍCH MEMBRÁN A BIOANALOGICKÝCH ROZHRANÍ

Vedoucí: RNDr. Zbyněk Pientka, CSc.
telefon: +420-296 809 247, e-mail: pientka

Výzkum

Výzkum je zaměřen na využití nových materiálů a technologií pro přípravu polymerních membrán a na metody charakterizace struktur membrán a jejich vlastností. Vyvíjeny jsou nanotechnologie umožňující řízenou přípravu souborů biologických a syntetických makromolekul tvořících funkční nanostruktury.

• Byly připraveny nové proton-výměnné membrány pro vodíkokyslíkové a přímé methanolové palivové články. Homogenní membrány ze sulfonovaného polyfenylenoxidu mají vhodné vlastnosti pro vodíkové palivové články. Mají vysokou vodivost pro protony a dobrou tepelnou a oxidační stabilitu, avšak jsou vysoce propustné pro methanol a v důsledku toho je jejich využití v přímých methanolových palivových článcích obtížné. V tomto směru mají podobné vlastnosti jako komerční, velmi drahé perfluorované membrány Nafion. Heterogenní membrány na bázi malých částic sulfonovaného polyfenylenoxidu nebo sulfonovaného polyfenylensulfidu, dispergované v matrici lineárního polyolefinu mají také vysokou protonovou vodivost, ale současně vykazují mimořádně malou propustnost pro methanol. Tyto vlastnosti je řadí mezi kandidáty pro použití v přímých methanolových palivových článcích.
• Byly navrženy a realizovány membránové procesy pro separaci biohydrogenu (směs plynů vznikající fermentací některými mikroorganizmy).
• Byla měřena difuzivita, propustnost a rozpustnost plynů a par v nových polymerních materiálech. Stanovené transportní vlastnosti umožňují předvídat separační účinnost odpovídajících membrán. Byla vypracována nová metoda měření transportu plynů ve zbotnalém materiálu. Tato metoda je užitečná pro charakterizaci různých materiálů v reálných podmínkách, např. stanovení propustnosti pro kyslík u hydrogelových kontaktních čoček, měření bariérových vlastností obalových materiálů a stanovení propustnosti par pervaporačními membránami. Nedávno byly vyvinuty vysoce účinné membrány pro separaci CO₂/CH₄, které nalezly použití při zpracování odpadních plynů ze skládek. Membránový výzkum rovněž zahrnuje přípravu ultratenkých vrstev, charakterizaci a morfologická studia heterogenních struktur.
• V rámci programu nanobiotechnologií jsou zkoumány základní faktory řídící vznik a stabilitu multivrstev biologických a syntetických makromolekul připravovaných technikou postupného vrstvení (tzv. “layer-by-layer technique”). Získané znalosti byly využity pro přípravu organizovaných souborů ve třech hlavních oblastech praktického využití: (a) imunosenzory nebo magnetické částice pro imunoanalýzu a separaci byly připraveny pokrytím povrchu senzorů pro optickou detekci metodou SPR nebo pokrytím magnetických polymerních částic soubory obsahujícími monoklonální nebo polyklonální protilátky proti různým analytům, které jsou významné z lékařského hlediska, nebo proti patogenům v potravinách; (b) materiály snášenlivé s krví byly připraveny pokrytím povrchů polymerů pro lékařské použití multivrstevnatými soubory albuminu a albuminu a heparinu a byl sledován vliv struktury multivrstev na biologickou odezvu v plazmě a krvi; (c) nosné struktury určené ke kultivaci buněk pro tkáňové inženýrství byly připraveny pokrytím povrchů polymerů soubory biomolekul adhezívních pro buňky, jako želatina, kolagen IV, laminin, fibronektin a poly(L-lyzin).
• Následnou depozicí a aktivací fibrinogenu a řízenou tvorbou fibrinu byly připraveny dvourozměrné nanostruktury tvořené fibrinovými vlákny a trojrozměrné fibrinové sítě s morfologií řízenou v nanometrových rozměrech, určené pro buněčnou terapii.
• Tvorba souborů na rozhrání roztok-povrch a jejich vlastnosti ve vodném prostředí jsou studovány in situ spektrálními metodami FTIR MIRS a SPR. Morfologie nanostruktur je studována ve vodném prostředí mikroskopií AFM.

Kalendář práce na AFM