Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Michal Žitný
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.
Reviewer: Ing. Veronika Odehnalová, Ph.D.
The subject of this diploma thesis is the 3D printing of commonly available polymers and the modification of their surfaces using low‑temperature plasma, intending to develop materials suitable for biomedical models on which decontamination procedures can be studied. The polymers investigated in this work include polypropylene (PP), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and thermoplastic polyurethane (TPU), which were fabricated by the FDM method in both planar and three‑dimensional forms. Within this thesis, the surfaces of the polymers were modified using dielectric barrier discharge (DBD) plasma and a microwave argon plasma jet. Changes in surface properties were analyzed by measuring the contact angles of water, ethylene glycol, and diiodomethane, followed by the calculation of surface free energy components. The time stability of plasma‑induced surface modifications under laboratory conditions was also investigated, and the influence of surface morphology resulting from the 3D printing process and selected printing parameters was evaluated. The results demonstrated that plasma treatment led to a significant decrease in the water contact angle for all studied polymers and to an increase in surface polarity, indicating enhanced wettability and potentially improved biocompatibility. The most pronounced effect on smooth surfaces was observed for ABS, whereas when surface texturing was taken into account, the strongest effect was detected for TPU samples. Good short‑term stability of the surface modifications was confirmed for PP and ABS, although slight surface aging was observed for ABS within the studied time frame. The effectiveness of plasma treatment for more complex 3D structures was strongly influenced by sample geometry and the type of plasma source used. The thesis also investigated the effect of the presence of polymer plates, both untreated and plasma‑treated, on the growth of Staphylococcus epidermidis in liquid culture. During a two‑week cultivation period, no significant differences in bacterial growth were observed compared to control samples, indicating the biological inertness of the studied polymers with respect to the planktonic growth of S. epidermidis. The obtained results confirm that low‑temperature plasma is an effective tool for the targeted modification of surface properties of 3D‑printed polymers without either negative or positive effects on bacterial growth, and that these materials can serve as suitable model systems for studying plasma decontamination procedures.
Polymers, 3D printing, plasma modification of surfaces, contact angle, free surface energy, biocompatibility
Date of defence
27.05.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
1. Student seznámil členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Student akceptoval všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděl v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Jakým způsobem byl měřen kontaktní úhel v 3D ruličce? Byly testovány materiály i s bakteriálními kulturami? Z jakého důvodu jste nepoužíval gram negativní bakterie? Jaký význam pro praktický účel má acido-bazické měření? Jsou Vaše materiály biokompatibilní? Je možné je použít jako nosiče? Dochází k navrácení hydrofobních vlastností? Jakou metodu sterilizace byste vybral? Spíše UV záření nebo třeba ethanol? Může UV přispívat k zachování radikálových forem? Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. V názvu máte uvedené pro biomedicínské účely, do jakých odvětví byste to konkrétně zacílil? Z jakých důvodů byla vybrána bakterie Staphylococcus epidermidis? Je možné povrch sterilizovat po ošetření plazmou? Vydrží plazmování na povrchu? Student odpověděl na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi student prokázal výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomant prokázal nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Language of thesis
Czech
Faculty
Fakulta chemická
Department
Institute of Food Science and Biotechnology
Study programme
Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)
Specialization
Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)
Composition of Committee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda) doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen) prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen) doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen) Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportdoc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. Veronika Odehnalová, Ph.D.
Grade proposed by reviewer: B
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová