Mechanické vlastnosti hydrogelů – srovnání měření modulu pružnosti pomocí DMA a AFM

• Thesis title in Czech: Mechanické vlastnosti hydrogelů – srovnání měření modulu pružnosti pomocí DMA a AFM
• Thesis title in English: Mechanical Properties of Hydrogels - Comparison between DMA and AFM Measurements of Elastic Modulus
• Key words: Mechanické vlastnosti, modul pružnosti, dynamická mechanická analýza, mikroskopie atomárních sil, hydrogely
• English key words: Mechanical properties, modulus of elasticity, dynamic mechanical analysis, atomic force microscopy, hydrogels
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Laboratory of General Physics Education (32-KVOF)
• Supervisor: doc. RNDr. Helena Valentová, Ph.D.
• Author: Mgr. et Mgr. Tereza Burýšková, M.A. - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 04.10.2018
• Date of assignment: 29.10.2018
• Confirmed by Study dept. on: 13.02.2019
• Date and time of defence: 25.06.2019 09:00
• Date of electronic submission: 14.05.2019
• Date of submission of printed version: 14.05.2019
• Date of proceeded defence: 25.06.2019
• Opponents: prof. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D.
• Advisors: Mgr. Anna Fučíková, Ph.D.

Guidelines

1. Provést rešerši literatury týkající se měření modulu pružnosti hydrogelů.
2. Seznámit se s metodami měření – dynamická mechanická analýza a měření modulu pružnosti pomocí mikroskopie atomárních sil.
3. Měření série hydrogelů s odlišnými vlastnostmi pomocí DMA, studium vybraných vzorků pomocí AFM.
4. Porovnání výsledků měření modulu oběma metodami, studium heterogenního materiálu případně zobrazení moduly biologického vzorku.

References

1. MENARD, Kevin P. Dynamic mechanical analysis: a practical introduction. Boca Raton, FL: CRC Press, c2008. ISBN 9781420053128.
2. MEISSNER, Bohumil a Václav ZILVAR. Fyzika polymerů: struktura a vlastnosti polymerních materiálů. Praha: SNTL, 1987.
3. JPK Instruments Application Note, Determining the elastic modulus of biological samples using atomic force microscopy. (https://www.jpk.com/app-technotes-img/AFM/pdf/jpk-app-elastic-modulus.14-1.pdf )
4. NanoWizard® 3 AFM User Manual
5. JPK Instruments NanoWizard® Handbook Version 2.2a.

Preliminary scope of work

Mikroskopie atomárních sil (AFM) je metoda používaná primárně k zobrazování morfologie povrchu materiálů, která ale rovněž umožňuje mapování modulu pružnosti povrchové vrstvy vzorku a stanovení modulu na mikroskopické úrovni. Nachází uplatnění i pro zobrazování a studium vlastností biologických vzorků. Přesný vztah mezi makroskopickým Youngovým modulem pružnosti a modulem pružnosti získaným pomocí AFM není dosud dostatečně prozkoumán. Práce bude zaměřena na srovnání mechanických měření pomocí AFM a dynamické mechanické analýzy, která je tradičně používána pro měření modulu pružnosti. Jako modelové materiály budou použity polymerní hydrogely, které lze připravit a rozdílnými mechanickými vlastnostmi. Jedná se o nabotnalé polymerní sítě s vysokým obsahem vody, biokompatibilní materiály, která jsou široce používané ve zdravotnictví (např. jako kontaktní čočky). Zároveň získané hodnoty budou srovnány s údaji dostupnými v literatuře a vyhodnoceny parametry, které nejvíce ovlivňují a zkreslují měření Youngova modulu pružnosti na nano-úrovni a jeho měření za pomocí AFM.