Articles
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Bioresorbable films of polycaprolactone blended with poly(lactic acid) or poly(lactic-co -glycolic acid)(Elsevier, 2023) Dodda, Jagan Mohan; Azar, Mina Ghafouri; Bělský, Petr; Šlouf, Miroslav; Gajdošová, Veronika; Kasi, Phanindra Babu; Anerillas, Luis Oliveros; Kovářík, TomášNedávné komplikace s použitím polypropylenových síťek pro korekci kýly vedly k vývoji síťek nebo fólií, které byly založeny na resorbovatelných polymerech, jako je polykaprolakton (PCL), kyselina polymléčná (PLA) a kyselina poly(mléčná-ko-glykolová) (PLGA). Tyto materiály jsou schopny vytvořit vhodné bioaktivní prostředí pro růst a vývoj buněk. V tomto výzkumu jsme se zaměřili především na vztahy mezi strukturou, mechanickými vlastnostmi a biokompatibilitou směsí PCL/PLA a PCL/PLGA připravených litím do roztoku. Filmy byly charakterizovány z hlediska chemické struktury, morfologie, fyzikálně-chemických vlastností, cytotoxicity, biokompatibility a růstu buněk. Všechny filmy vykazovaly vysokou pevnost v tahu v rozmezí 9,5 až 11,8 MPa. SAXS ukázal, že i ve směsných filmech byla přítomna lamelární struktura stacků typická pro PCL, zatímco morfologické parametry stacků se mírně lišily podle obsahu PLGA nebo PLA ve směsích. WAXS ukázal přednostní orientaci krystalitů (a tím i lamelárních stacků) ve směsných filmech. Studie in vitro ukázaly, že filmy PCL/PLGA vykazovaly lepší adhezi, šíření a proliferaci buněk než filmy PCL/PLA a PCL. Dále byl zkoumán vliv mísení na degradaci, aby bylo možné pochopit určující proměnnou přípravy, která by mohla zajistit další kontrolu adheze buněk. Výsledky ukázaly, že zkoumané směsné filmy jsou slibnými materiály pro biomedicínské aplikace.
Item Dielectric properties of nano-MMT and graphene quantum dots embedded poly (vinylidene fluoride-cohexafluoropropylene) nanocomposite films(John Wiley and Sons, 2023) Kumar, Y. Ravi; null, null; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; Kadlec, Jaroslav; Pasha, S. K. KhadheerItem Simple Thermal Annealing-Assisted Direct Synthesis and Optical Property Study of CuO Nanoparticles Incorporated Polyvinyl Alcohol Films(John Wiley and Sons, 2023) Singh, Ram Sevak; Patidar, Ram Dayal; Singh, Arun Kumar; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; Thakur, Kiran; Gautam, Anurag
Item A Magnetite Composite of Molecularly Imprinted Polymer and Reduced Graphene Oxide for Sensitive and Selective Electrochemical Detection of Catechol in Water and Milk Samples: An Artificial Neural Network (ANN) Application(The Electrochemical Society, 2023) Meskher, Hicham; Belhaouari, Samir Brahim; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; Hussain, Chaudhery Mustansar; Sharifianjazi, FariborzItem Recent Advances of MOF-Based Nanoarchitectonics for Chemiresistive Gas Sensors(Springer, 2023) Bhaliya, Jaydip D.; Shah, Vraj R.; Patel, Gautam; Deshmukh, Kalim Abdul RashidItem Nanocelluloses as sustainable membrane materials for separation and filtration technologies: Principles, opportunities, and challenges(Elsevier, 2023) Barhoum, Ahmed; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; García-Betancourt, María-Luisa; Alibakhshi, Somayeh; Mousavi, Seyede Mohadeseh; Meftahi, Amin; Sabery, Mahshad Sadat Kashef; Samyn, PieterItem Thermal reactive modifications of polymer surfaces by infrared laser radiation(Elsevier, 2023) Pola, JosefTento přehled nabízí zhodnocení výzkumu tepelně reaktivní modifikace polymerních povrchů infračerveným (IČ) laserovým zářením s hlavním zaměřením na zdůraznění a klasifikaci ablativních a neablativních laserových ozařování povrchů polymerů. Reaktivní změny ve struktuře a složení polymeru vyvolané IČ laserem jsou porovnány se změnami dosaženými konvenčním ohřevem polymerních hmot a filmů umístěných na substrátech a odlišnostech obou typů. Uvádí se, že procesy jsou výsledkem specifických vlastností laserem dodávaného tepla a laserem obcházených interakcí polymer-substrát. Takové komplexní zhodnocení v literatuře stále chybí a bylo sestaveno, aby prokázalo, že infračervené laserové záření je účinným nástrojem pro specifické modifikace chemické struktury polymerních povrchů a že jeho další využití je výzvou k dosažení nových cílů ve výzkumu polymerů.Item Hierarchically porous bioceramics based on geopolymer-hydroxyapatite composite as a novel biomaterial: Structure, mechanical properties and biocompatibility evaluation(Elsevier, 2023) de Andrade, Rafaela; Casagrande Paim, Thaís; Bertaco, Isadora; Naasani, Liliana Sous; Buchner, Silvio; Kovářík, Tomáš; Hájek, Jiří; Wink, Márcia RosângelaV této studii byla technikou replik syntetizována porézní biokeramika s otevřenými buňkami na bázi geopolymerů. Složení se skládalo ze směsi metakaolinu (MK) a hydroxyapatitu (HA), které jsou v kombinaci vhodné pro použití v kostním tkáňovém inženýrství. Metakaolin je levný přírodní hlinitokřemičitan, který je známý pro své mechanické vlastnosti, zatímco hydroxyapatit vyniká svou biokompatibilitou, díky chemické struktuře podobné kostní matrix. Syntetizovaný geopolymer-hydroxyapatit (GMK-HA) byl po tepelném zpracování (HT) podroben tepelné úpravě (značen jako GMK-HA-HT). V práci byly vyhodnoceny chemicko-fyzikální vlastnosti keramických matric tj. chemické složení, porosita, morfologie, fázové složení, včetně buněčné interakce (ADSCs) s povrchem tohoto anorganického kompozitu.Item Evolution of nanostructured skin patches towards multifunctional wearable platforms for biomedical applications(Royal Society of Chemistry, 2023) Rybak, Daniel; Su, Yu-Chia; Li, Yang; Ding, Bin; Lv, Xiaoshuang; Li, Zhaoling; Yeh, Yi-Cheun; Nakielski, Pawel; Rinoldi, Chiara; Pierini, Filippo; Dodda, Jagan MohanNedávné pokroky v oblasti kožních náplastí podpořily vývoj nositelné a implantovatelné bioelektroniky pro dlouhodobé, nepřetržité řízení zdravotní péče a cílenou terapii. Návrh elektronických náplastí na kůži (e-skin) s roztažitelnými součástmi je však stále náročný a vyžaduje důkladné pochopení vrstvy substrátu připojitelného ke kůži, funkčních biomateriálů a pokročilé elektroniky s vlastním napájením. V tomto obsáhlém přehledu představujeme vývoj kožních náplastí od funkčních nanostrukturních materiálů přes multifunkční a stimulačně reagující náplasti k flexibilním substrátům a novým biomateriálům pro e-kožní náplasti, včetně výběru materiálu, návrhu struktury a slibných aplikací. Diskutovány jsou rovněž natahovací senzory a samonapájecí náplasti na kůži, od elektrické stimulace pro klinické postupy až po nepřetržité monitorování zdraví a integrované systémy pro komplexní řízení zdravotní péče. Integrovaný energetický harvester s bioelektronikou navíc umožňuje výrobu samonapájecích elektronických kožních náplastí, které mohou účinně řešit zásobování energií a překonat nevýhody vyvolané objemnými zařízeními poháněnými bateriemi. Aby však bylo možné plně využít potenciál, který tyto pokroky nabízejí, je třeba vyřešit několik problémů, které se týkají elektronické kožní náplasti příští generace. Na závěr jsou uvedeny budoucí příležitosti a pozitivní výhledy na budoucí směřování bioelektroniky. Předpokládá se, že inovativní návrh materiálů, konstrukční inženýrství a důkladné studium základních principů mohou podpořit rychlý vývoj elektronických kožních náplastí a nakonec umožnit, aby lidstvu prospěly bioelektronické systémy s vlastním napájením v uzavřeném okruhu.Item Turning waste plant fibers into advanced plant fiber reinforced polymer composites: A comprehensive review(Elsevier, 2023) Parameswaranpillai, Jyotishkumar; Gopi, Jineesh Ayippadath; Radoor, Sabarish; C․ D․, Midhun Dominic; Krishnasamy, Senthilkumar; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; Hameed, Nishar; Salim, Nisa V.; Sienkiewicz, NataliaItem Smart Skin-Adhesive Patches: From Design to Biomedical Applications(John Wiley and Sons, 2023) Wong, Siu Hong Dexter; Deen, G. Roshan; Bates, Jeffrey S.; Maiti, Chiranjit; Lam, Ching Ying Katherine; Pachauri, Abhishek; AlAnsari, Renad; Bělský, Petr; Yoon, Jinhwan; Dodda, Jagan MohanS rozvojem lékařských a digitálních technologií se chytré náplasti na kůži staly klíčovou součástí ným hráčem pro komplexní lékařské účely. Zejména kožní patche s integrovanou elektronikou vytvořily vynikající platformu pro sledování zdravotního stavu a inteligentní léčbu. Efektivní návrh adhezivních náplastí je však stále náročný, protože vyžaduje silnou kombinaci síťové struktury, adheze, fyzikálních vlastností a biokompatibility. Pro návrh asimilovaného zařízení je třeba mít hluboké znalosti různých kožních adhezivních náplastí. Tento článek poskytuje ucelený přehled o nedávném pokroku v oblasti kožních adhezivních náplastí, včetně adhezivních náplastí na bázi hydrogelu, transdermálních náplastí a elektronických kožních náplastí (E-skin), pro různé biomedicínské aplikace, jako je hojení ran, podávání léčiv, biosenzorika a monitorování zdraví. Dále jsou diskutovány klíčové výzvy, realizovatelné strategie a budoucí návrhy, které mohou potenciálně poskytnout výzkumným pracovníkům při navrhování inovativních víceúčelových inteligentních kožních náplastí. Tyto pokročilé přístupy jsou slibné pro řízení zdraví a kondice pacientů, kteří vyžadují pravidelnou lékařskou péči.Item Harnessing dimethyl ether and methyl formate fuels for direct electrochemical energy conversion(Elsevier, 2023) Gebremedhin Gebru, Medhanie; Shyam Yadav, Radhey; Teller, Hanan; Kornweitz, Haya; Subramanian, Palaniappan; Schechter, AlexanderItem Non-thermal Plasma-modified Carbon Carrying Sn-based Ternary Nanocatalyst for High-Performance Direct Dimethyl Ether Fuel Cells(Wiley, 2022) Gebru, Medhanie Gebremedhin; Teller, Hannan; Subramanian, Palaniappan; Schechter, AlexanderItem Catalytic Performance of Alumina-Supported Cobalt Carbide Catalysts for Low-Temperature Fischer-Tropsch Synthesis(MDPI, 2022) Gholami, Zahra; Tišler, Zdeněk; Svobodová, Eliška; Hradecká, Ivana; Sharkov, Nikita; Gholami, FatemehItem Ni2P Nanoparticle-Inserted Porous Layered NiO Hetero-Structured Nanosheets as a Durable Catalyst for the Electro-Oxidation of Urea(MDPI, 2022) Ma, Kun; Wang, Hui; Kannan, Palanisamy; Subramanian, PalaniappanItem Revisiting bioactivity of calcium titanate and titanium dioxide: Hydrolysis and complexation effects in osteogenic medium(Elsevier, 2022) Křenek, Tomáš; Stich, Theresia; Docheva, Denitsa; Mikysek, Petr; Koštejn, Martin; Jandová, Věra; Fajgar, Radek; Pola, Michal; Kovářík, Tomáš; Moskal, Denys; Forejtová, Jana; Pola, JosefThis study characterized laser-deposited CaTiO3 coats on several substrates by electron microscopy, X-ray diffraction, and Raman spectra. The hydrolytic stability of such coats exposed to ambient air and immersed into culture and osteogenic media has been respectively assessed by X-ray photoelectron spectra and energy dispersive X-ray analysis. It is shown these coats on titanium and micro/nanostructured oxidic titanium are not stable in air and culture or osteogenic media where they undergo hydrolysis and Ca leakage. The role of this hydrolysis is assessed and discussed in terms of not yet acknowledged complexation of the developing TiO2 surface with constituents of Dulbecco's Modified Eagle's medium. The effect of the deposited and additionally heated CT coatings on human mesenchymal stem cells is assessed regarding survival, proliferation and differentiation towards the osteogenic lineage in osteogenic medium. It is also stressed that the identified CaTiO3 hydrolysis in air and aquatic media seriously impacts the interpretation of bioactivity and physicochemical, catalytic and photocatalytic properties of CaTiO3 surfaces, which has not been yet admitted and led to erroneous conclusions in many previous studies.Item Dielectric properties of graphene/nano-Fe2O3 filled poly (vinyl alcohol)/ Chitosan blends(Elsevier, 2023) Rani, Priyanka; Deshmukh, Kalim Abdul Rashid; Kadlec, Jaroslav; Karthik, T.V.Krishna; Khadheer, Pasha S.K.Novel nanocomposites based on Poly (vinyl alcohol) (PVA), Chitosan (CS), Graphene quantum dots (GQDs) and iron oxide (Fe2O3) nanoparticles (NPs) have been synthesized by solution casting method. The structural mod-ifications and morphological studies were carried out by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and Scanning electron microscopy/Energy-dispersive X-ray (SEM/EDX) techniques. The results confirm the microscopic interactions and sphere-like morphology of the nanocomposites due to the presence of GQDs and Fe2O3 within the polymer blend. The thermal stability with almost 25% leftover residue for higher nanofillers loading in the nanocomposite was estimated by thermo-gravimetric analysis (TGA). Moreover, the frequency and temperature-dependent dielectric properties were investigated. The dielectric constant and loss tangent values are greatly influenced by reinforcement of GQDs/Fe2O3 and the obtained values were in the range of-104 and-101, respectively at 150 degrees C and 50 Hz. The rise in ac conductivity i.e., 9.8 x 10-4 (S/m) with increasing nanofiller loadings suggests the reduction in capacitive reactance and impedance. However, the semi-circular arcs are observed in the cole-cole plot where the fitted impedance data along with the equivalent circuit is also presented. The reduction of bulk resistance and impedance on increasing the nanofiller loadings with enhanced dielectric properties signifies the use of PVA/CS/GQDs/Fe2O3 nanocomposites as a potential material for energy storage applications.Item A review on high performance photovoltaic cells and strategies for improving their efficiency(Higher Education Press Limited Company, 2022) Maurya, Muni Raj; Cabibihan, John-John; Sadasivuni, Kishor Kumar; Deshmukh, Kalim Abdul RashidThe introduction of a practical solar cell by Bell Laboratory, which had an efficiency of approximately 6%, signified photovoltaic technology as a potentially viable energy source. Continuous efforts have been made to increase power conversion efficiency (PCE). In the present review, the advances made in solar cells (SCs) are summarized. Material and device engineering are described for achieving enhanced light absorption, electrical properties, stability and higher PCE in SCs. The strategies in materials and coating techniques for large area deposition are further elaborated, which is expected to be helpful for realizing high-efficiency SCs. The methods of light-harvesting in SCs via anti-reflecting coatings, surface texturing, patterned growth of nanostructure, and plasmonics are discussed. Moreover, progress in mechanical methods that are used for sun tracking are elaborated. The assistance of the above two protocols in maximizing the power output of SCs are discussed in detail. Finally, further research efforts needed to overcome roadblocks in commercialization were highlighted and perspectives on the future development of this rapidly advancing field are offered.Item A novel route of colloidal chemistry: room temperature reactive interactions between titanium monoxide and silicon monoxide sols produced by laser ablation in liquid resulting in the formation of titanium disilicide(Royal Society of Chemistry, 2022) Křenek, Tomáš; Vála, Lukáš; Medlín, Rostislav; Pola, Josef; Jandová, Věra; Vavruňková, Veronika; Mikysek, Petr; Bělský, Petr; Koštejn, MartinIn spite of advanced research on functional colloidal inorganic nanoparticles and their reactivity, room temperature reactive interactions between two different colloids have remained challenging so far. Laser ablation of titanium monoxide and silicon monoxide in ethanol and water allows the generation of TiOderived and SiO-derived colloidal nanoparticles which were characterized for their stability, size distribution and zeta potentials with dynamic light scattering and after evaporation of solvent examined for their morphology, chemical and phase composition by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, high resolution transmission electron microscopy and electron diffraction and small angle X-ray scattering. Aqueous and ethanolic TiO-derived colloids consist of anatase and monoclinic TiO, while ethanolic SiO derived colloids are composed of crystalline and amorphous Si, nanocrystalline Si and SiO2 and aqueous SiO-derived colloids contain, in addition to these phases, a high pressure form of cristobalite. Simple room temperature mixing of ethanolic TiO- and SiO-derived colloids allows the formation of TiSi2, which is a case of so far unreported room temperature reactive interactions between two colloidal species. All colloids absorb solar light and act as photocatalysts for methylene blue degradation. These findings present a challenge for further search for feasible room-temperature reactions between distinct colloidal particles and open the potential for green synthesis of other desirable and hardly achievable phases.Item Biocompatible hydrogels based on chitosan, cellulose/starch, PVA and PEDOT:PSS with high flexibility and high mechanical strength(Springer, 2022) Dodda, Jagan Mohan; Ghafouri Azar, Mina; Bělský, Petr; Šlouf, Miroslav; Brož, Antonín; Bačáková, Lucie; Kadlec, Jaroslav; Remiš, TomášPříprava mechanicky pevných hydrogelů, které vydrží podmínky ve vnitřních tkáních, je náročný úkol. Navrhli jsme hydrogely založené na vícesložkových systémech, na kombinaci chitosanu, škrobu/celulózy, PVA a PEDOT:PSS prostřednictvím „one-pot“ syntézy. Hydrogely na bázi škrobu byly homogenní, zatímco hydrogely na bázi celulózy vykazovaly přítomnost celulózových mikro- a nanovláken. Hydrogely na bázi celulózy vykazovaly bobtnací poměr mezi 121 a 156 %, zatímco hydrogely na bázi škrobu vykazovaly vyšší hodnoty, od 234 do 280 %. Tahové testy ukázaly, že přítomnost škrobu v hydrogelech poskytuje vysokou flexibilitu (deformace při přetržení > 300 %), zatímco kombinace s celulózou vedla k tvorbě tužších hydrogelů (moduly pružnosti 3,9–6,6 MPa). Mezní pevnost v tahu pro oba typy hydrogelů byla podobná (2,8–3,9 MPa). Adheze a růst lidských buněk SAOS-2 podobných osteoblastům byl vyšší na hydrogelech s celulózou než na hydrogelech se škrobem a byl vyšší na hydrogelech s PEDOT:PSS než na hydrogelech bez tohoto polymeru. Metabolická aktivita buněk kultivovaných po dobu 3 dnů v hydrogelových infuzích ukázala, že se neuvolňovaly žádné akutně toxické sloučeniny. To je slibné pro další možné aplikace těchto hydrogelů v tkáňovém inženýrství nebo v obvazech ran.
