Studium vlastností biodegradabilních materiálů na bázi polyesteru

Abstract

Současný stav problematiky biodegradabilních polymerních materiálů se zvláštním zřetelem na biodegradabilní polyestery je široce popsán v rámci teoretické části. Značná pozornost je věnována detailnímu rozboru procesu biodegradace skládající se z několika fází, kdy ve většině případů bývá řídícím krokem proces depolymerizace. Během tohoto procesu dochází ke štěpení makromolekulárních řetězců na menší fragmenty, které jsou poté mineralizovány uvnitř mikrorganismů. Jak se ukázalo, samotná depolymerizace nemusí probíhat pouze vlivem biologické aktivity mikroorganismů, ale bývá také často iniciována nebo urychlena působením abiotických faktorů jako je například světelná energie. Velký vliv na rychlost biodegradace a náchylnost k ní mají, vedle environmentálních podmínek, samozřejmě také vlastnosti materiálu, které jsou v práci popsány. Rešeršní část se dále zabývá využitím biodegradabilních polymerů pro kontrolované uvolňování bioaktivních látek. Pozornost je zaměřena na možnosti přípravy částic mikro a submikro rozměrů se začleněním aktivní látky do polymerní matrice a následnými způsoby jejího uvolňování. Samotná práce je pak rozdělena do dvou tematických bloků, kdy v prvním z nich byly studovány některé aspekty biologické rozložitelnost dvou zástupců biodegradovatelných polyesterů, alifatické kyseliny polymléčné a aromaticko-alifatického kopolymeru poly(butylen adipát-co-tereftalát) a v druhém pak možnosti jejich využití jako matrice pro kontrolované uvolňování bioaktivních látek. Prvořadá pozornost byla v první části zaměřena na sledování vlivu světelného záření na intramolekulární změny v daných polymerech a jejich následný vliv na biodegradaci v prostředí kompostu. Bylo zjištěno, že zatímco v případě kopolyesterů dochází k síťování polymerních řetězců, u PLA naopak k jejich štěpení. Nicméně tyto změny neměly významný vliv na samotnou rychlost biodegradace. Následně byl podrobněji studován vliv molekulární hmotnosti a formy vzorku PLA na rychlost a průběh biodegradace. Ukázalo se, že s nárůstem molekulové hmotnosti klesá nejen rychlost biodegradace, ale dochází i k určitému zdržení na jejím počátku. Tyto jevy se pak více projevují u vzorků s menším aktivním povrchem. Stěžejním tématem druhé části byla příprava systému pro kontrolované uvolňování bioaktivní látky založeného na mikročásticích vyrobených z nízkomolekulární kyseliny polymléčné. Na základě získaných poznatků bylo připraveno několik sérií částic lišící se svou velikostí a obsahem enkapsulované látky, kterou byl zvolen herbicid metazachlór. Uvolňovací studie poté ukázaly, že je možné volbou částic s určitou velikostí a plněním dosáhnout požadované rychlosti uvolňování.