Academic literature on the topic 'Ultrazvuková spektroskopie'

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU.

Předkládaná dizertační práce se zabývá využitím techniky vysoce rozlišovací ultrazvukové spektroskopie (HRUS) při analýze huminových látek, za účelem získání hlubšího vhledu do problematiky vztahu mezi jejich primárními charakteristikami (elementární složení a rozložení uhlíku ve funkčních skupinách) a agregačními vlastnostmi. V literární rešerši jsou shrnuty nejnovější poznatky z oblasti studia huminových látek a představeny základní principy HRUS. Dále jsou uvedeny základní informace z oblasti fraktální analýzy a její aplikace na data získaná pomocí různých metod při studiu huminových látek. První úkol experimentální části je zaměřen na výhodné využití HRUS pro výzkum huminových látek, zde reprezentovaných standardy Mezinárodní společnosti pro huminové látky (IHSS) a to sodnými solemi huminových a fulvinových kyselin. Fulvinové kyseliny v jejich protonované formě byly taktéž zkoumány a to z důvodu objasnění vlivu sodného kationu. Pro popis chování vzorků byla použita mocninná funkce, jejíž empirické parametry byly korelovány s primárními charakteristikami. Byla vytvořena metoda fraktální analýzy a následně byla aplikována na data získána ultrazvukovou spektroskopií. Data získaná pomocí ultrazvukové spektroskopie byla zpracována i alternativní metodou. Ta spočívala v globálním pohledu na závislost ultrazvukové rychlosti na koncentraci a využití lineární regrese. Druhým z cílů práce je získání informací o vlivu teploty na stabilitu agregátů HS (IHSS standardy). Byl zkoumán vliv teplotních gradientů na chování agregátů při čtyřech různých koncentracích. V třetí části práce pak byly zkoumány koncentrační závislosti u vzorků pocházejících především z lokalit příliš nezasažených lidskou činností. HRUS data byla proložena mocninnou funkcí a zkoumána pomocí fraktální analýzy. Takto získané parametry byly korelovány s primárními vlastnostmi. Ze znalosti hustoty při dané koncentraci mohly být stanoveny velikosti hydratačních obálek. Jak se v současné době ukazuje, informace o agregačním chování huminových biomolekul mohou být v budoucnu velmi důležité pro navrhování průmyslových aplikací huminových látek, zejména v zemědělství a v ochraně životního prostředí, ale také například v medicíně.

This diploma thesis deals with the study of possible interactions between hyaluronan (HA) and plasmid DNA (pDNA). Plasmid DNA was isolated from E. coli JM109 (pUC19) and resuspended in TE buffer as well as high molecular weight hyaluronan. Individual samples of pDNA, HA and pDNA-HA were characterized by gel electrophoresis, CD spectroscopy and high resolution ultrasonic spectroscopy. Agarose gel electrophoresis examined the effect of the addition of hyaluronan to plasmid DNA on the migration of samples to the positive electrode. Structural changes in pDNA-HA samples were examined using CD spectroscopy. Individual CD spectra describes the dependence of the difference in absorption coefficients for left-hand and right-handed elliptic polarized light at wavelength. High resolution ultrasonic spectroscopy has been used to study interactions. It is an analytical method based on ultrasonic velocity and attenuation. We classify this technique as a non-destructive method because the passing waves do not affect the structure of the analyzed sample.

This diploma thesis focuses on the study of temperature dependence of -carrageen, hyaluronan of low molecular weight (250–450 kDa) and hyaluronan of high molecular weight (1 500–1 750 kDa) in aqueous solutions. The description of temperature depending changes in properties of these substance is based on rheological method. This work concentrates on the characterization of viscoelasticity through measurement of the storage (elastic) and loss (viscous) modulus using -carrageen and hyaluronan solutions of different molecular weights and different concentrations depending on temperature (20–50 °C, alternatively, in carrageen, 20–80 °C). The temperature dependence was further measured using an uncommon technique called high resolution ultrasonic spectroscopy (HR-US) which measured relative velocity of selected concentrations of -carrageen and hyaluronan of high molecular weight depending on the temperature of heating and cooling (20–80 °C). The measurements of temperature dependence were carried out for varied oscillation frequencies of rheometer sensor/frequency of ultrasonic waves. Knowledge of temperature dependence of the investigated substances may be applied in drug chemistry, primarily with respect to degradation due to high temperatures. The measured data gives information about sol-gel temperature and gel-sol temperature of carrageen.

This disertation thesis is focused on the study of physico-chemical interactions of hyaluronan (with molecular weights from 10 to 1750 kDa) with cationic surfactants measured using uncommon technique named high resolution ultrasonic spectroscopy. Densitometer was also used for the study of these interactions, in measuring of density and ultrasonic velocity of hyaluronan with different molecular weight in dependence on elevated temperature (25 50 °C). The aim is the determination of critical micelle concentration (CMC) and critical aggregation concentration (CAC) of the suractants in the absence and in the presence of hyaluronan with various molecular weights. Interactions in this system are important for the design of the systems for the targeted delivery, especially for the drugs. The experiments were made in water and sodium chloride solution. The significant breakpoint in the ultrasonic velocity showed changes in the system hyaluronan-surfactant.

The diploma thesis is focused on the study of interactions between hyaluronan of various molecular weights with CAE surfactant. This surfactant does not have the exact composition and there is not known their molecular weight. One of the main parameters needed to describe the interactions between surfactant and hyaluronan, there is the determination of critical micellar concentration. The value of critical micellar concentration of CAE is not known yet. All measurements were made for solutions in aqueous solution and 0.15 M NaCl. The determination of the molecular weight of this surfactant was performed by the technique SEC-MALS-dRI. High resolution ultrasonic spectroscopy was chosen to determine the critical micellar concentration and tensiometry was chosen as a complementary method. The interactions of CAE surfactant with polysaccharide of hyaluronan were showed by high resolution ultrasonic spectroscopy and densitometry. Compressibility was calculated from ultrasonic velocity and density.

Hydratace patří mezi nejdůležitější faktory ovlivňující sekundární strukturu a tím i funkci molekul v živých systémech. Díky vysoké afinitě tvoří molekuly vody specifické struktury jejichž složení a fyzikální vlastnosti jsou ovlivněny přítomností studované látky. Hyaluronan patří mezi biomolekuly s obrovskou schopností vázat a zadržovat vodu. Cílem této práce bylo prozkoumat hydratační vlastnosti hyaluronanu o různé molekulové hmotnosti a vyčíslit množství molekul vody v jednotlivých hydratačních vrstvách. V první části práce byla využita metoda diferenční kompenzační kalorimetrie. V druhé části diplomové práce, na základě rozdílné kompresibility, byla vázaná voda studována metodou vysoko rozlišovací ultrazvukové spektroskopie.

Fyzikálně-chemická povaha hydrofobních domén huminových kyselin byla studována z několika hledisek. K objasnění významu fluorescenčních spekter byly vzorky podrobeny sekvenční frakcionaci, která pomohla k částečnému objasnění vlivu vodorozpustných složek, volných a vázaných lipidů na optické vlastnosti huminových kyselin. Výsledky naznačily, že fluorescenční píky tradičně přiřazované superpozici jednotlivých struktur jsou spíše důsledkem agregačních vlastností huminových molekul tvořících vlivem hydrofobního efektu zdánlivě vysoce aromatické struktury. Dále pak bylo zjištěno, že na optických vlastnostech huminových kyselin mají podíl i molekuly, které nemají primárně fluoroforní nebo chromoforní vlastnosti. Tento pohled je v souladu s teorií supramolekulárního uspořádání huminových kyselin. Dále byly studovány agregace, konformační chování a termodynamická stabilita huminových kyselin pomocí metody vysoce rozlišovací ultrazvukové spektroskopie. Bylo prokázáno, že huminové kyseliny mají schopnost agregovat už od velmi nízkých koncentrací (

Úprava biomasy je jedním z nejdůležitějších problémů v moderních přírodních vědách, protože je základní kategorií týkající se zemědělství, potravinářství, ekologie, zpracování odpadu a biotechnologie. Ať už živočišného, rostlinného nebo mikrobiálního původu, biomasa představuje obrovský zdroj surovin jako potravin, čistých chemikálií, bioaktivních molekul atd., jejichž izolace, charakterizace a formulace může vést k zajímavým novým produktům určeným pro lidskou spotřebu, nebo jako nový materiál v biomedicíně. Předložená studie byla zaměřena na výzkum dvou druhů biomasy - kuřecí kůže jako zdroje kolagenu t a biomasy mikrořasy Chlorella sorokiniana obohacené selenomethioninem (SeMet). V první části práce byl z kuřecí kůže izolován, identifikován a charakterizován kolagen typu I. Molekulární vlastnosti kuřecího kolagenu byly analyzovány a srovnány s jinými kolageny z živočišných kůží. Pro molekulární charakterizaci kolagenu byla použita viskosimetrie a ultrazvuková spektroskopie. Ultrazvukovou spektroskopií bylo zjištěno, že disagregace a zkapalňování hovězího kolagenu začíná při teplotě 40 °C, zatímco u kuřecího kolagenu začíná až při 50 °C. Viskosimetrie dále potvrdila vyšší tepelnou stabilitu kolagenu z kuřecí kůže, jeho denaturační teplota byla 50 °C, což je rovněž o deset stupňů více než u hovězího kolagenu. Kuřecí kolagen obsahuje dvakrát vyšší množství lysinu, což poskytuje tepelnou stabilitu kolagenu. Na základě získaných výsledků lze říci, že vzhledem ke své vysoké tepelné stabilitě a vhodnému aminokyselinovému složení, kuřecí kůže může být použita jako alternativní zdroj kolagenu typu I s aplikacemi v potravinářském průmyslu a biomedicíně. Druhá část práce byla zaměřena na obohacení biomasy zelené mikrořasy C. sorokiniana selenomethioninem. Experimentální část byla provedena v Laboratoři biotechnologie řas na Univerzitě Huelva ve Španělsku. Cílem první části experimentů bylo studovat vliv selenu na životaschopnost řas, morfologii buněk a akumulaci SeMet v biomase mikrořasy kultivované v dávkových kulturách. Subletální koncentrace Se v živném médiu, 40 mgL-1 (212 M), snížila rychlost růstu o 25 % ve srovnání s kontrolní kulturou. Hodnota EC50 45 mgL-1 (238,2 M) byla stanovena pro selenan. Ultrastrukturální studie ukazovaly na strukturální změny chloroplastu (granulární stroma, redukce thylakoid). Elektroforéza proteinů z biomasy mikrořasy ukazuje, že Se ovlivňuje expresi genu enzymu Rubisco. C. sorokiniana byla schopna akumulovat až 140 mgkg-1 SeMet během 120 h kultivace. Další část experimentální práce byla zaměřena na obohacování biomasy mikrořasy C. sorokiniana selenomethioninem během kontinuální kultivace s použitím 2,2 L bioreaktoru v kultivačním médiu s přídavkem koncentrace selenu v rozmezí od 5 do 50 mgL-1. C. sorokiniana rostla stejně ve všech testovaných koncentracích selenu kromě koncentrace 50 mgL1, která byla již po krátké době kultivace letální. Během kontinuální kultivace se 40 mgL-1 selenu, bylo získáno maximálně 246 gL-1 selenomethioninu denně. Výsledky ukazují, že kultivace v dávkových kulturách a dlouhodobá kontinuální kultivace mikrořasy C. sorokiniana pro získaní biomasy obohacené SeMet je možná pečlivým výběrem podmínek kultivace a subletálních koncentrací selenu v živném médiu.

The master´s thesis deals with the study of the interaction between the polysaccharide hyaluronan of diffrerent molecular weights with the amino acids arginine, lysine, arginine hydrochloride and 6-aminocaproic acid. They are expected interaction between carboxyl groups of hyaluronan and amino groups of amino acids. These interactions were investigated by using ultrasonic spectroscopy, DLS, measuring pH and conductivity. Obtained results were compared with sodium polystyrene sulfonate. With ultrasonic spectroscopy was observed a change of concentration inkrement for titration of amino acid to water or polymers solutions especially for high molecular weight hyaluronan and for NaPSS in combination with 6AKK in concentration range of added amino acid 0–30 mM. The size of this change could mean a degree of interaction between polymers and amino acids. This theory has not been confirmed by other methods. By pH and conductivity measurements interations between arginine and low molecular weight hyaluronan and NaPSS were only confirmed. There was no possibility to make unequivocal conclusions from determination of particle size and zeta potential by DLS. Overall, the issue of the interaction of amino acids with polyanions was proved above expectations complex and will be appropriate to further expand the observations made in this thesis.