Bachelor's Thesis

Development of hydrogels based on plasma treated liquids for medical applications

Final Thesis 1.66 MB Appendix 140.29 kB

Author of thesis: Markéta Osladilová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ludmila Čechová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the preparation of a plasma-treated hydrogel (PTH) based on sodium alginate from a previously plasma-treated saline solution (PTL) and the subsequent study of the release of reactive oxygen and nitrogen species (RONS), while various parameters that may affect RONS release were investigated, specifically the influence of the prepared PTH size, medium, storage temperature, and plasma treatment duration.
The plasma-treated hydrogel was prepared by ionic crosslinking of sodium alginate with calcium chloride in the form of hydrogel beads, which were prepared by a custom (manual) method and using an encapsulator. The results indicate that all monitored parameters influenced RONS release. The highest concentrations were observed for hydrogels prepared from PTL
treated for 10 minutes, stored in saline solution and at reduced temperature, while the effect of PTH size became apparent only for larger differences in PTH size.
This bachelor's thesis also included an application experiment focused on long-term RONS release. The results indicate that RONS are able to persist in saline solution for a long period after being released from PTH, while chemical transformations between individual RONS may simultaneously occur. This ability of long-term persistence of RONS in the surrounding
medium suggests the potential of plasma-treated hydrogels for future use in medical and decontamination applications.

Keywords:

plasma-treated hydrogel, plasma-treated liquids, encapsulator, RONS release

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své bakalářské práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako výbornou. Pekař: Jakou koncentraci alginátu jste používala? V čem byl rozpuštěný alginát? Obruča: Myslíte si, že by vytvořený hydrogel byl antibakteriálně účinný? Nedegradoval by se díky RONS i alginát?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (BPCP_CHMA)

Composition of Committee

prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Bakalářská práce se zabývala přípravou medicínského hydrogelu na bázi alginátu a plazmatem ošetřeného fyziologického roztoku (PTL). Cílem práce bylo optimalizovat postup vlastní přípravy hydrogelu s ohledem na množství uchovávaných reaktivních částic a jejich následné uvolňování do prostředí. Zkoumány byly různé časy přípravy PTL, různé velikosti připravovaného hydrogelu, složení a teplota prostředí pro uchovávání hydrogelu. Pro stanovení reaktivních složek (peroxid vodíku, dusitany a dusičnany) byla využita UV-VIS spektrofotometrie s kolorimetrickými činidly.
Při řešení své práce prokázala studentka vysokou míru samostatnosti a trpělivosti, a to jak při teoretickém zpracování zadaného tématu, tak především při vlastní experimentální práci. Při přípravě hydrogelu pracovala pečlivě a systematicky a své pokroky i neúspěchy pravidelně konzultovala tak, že se podařilo přípravu hydrogelu z PTL uspokojivě a reprodukovatelně optimalizovat. V rámci následných experimentů zaměřených na uvolňování reaktivních složek z hydrogelu do prostředí sama navrhovala alternativní a ověřovací pokusy.
Vlastní práce je psaná srozumitelně, s logickým členěním na jednotlivé kapitoly a minimem typografických chyb. Výsledky jsou zpracovány a prezentovány přehledně na základě postupné optimalizace výrobního postupu hydrogelu a uvolňovacích experimentů. Závěry jsou jasně formulovány a diskutovány s ohledem na procesy v daných experimentálních podmínkách. Jelikož se jedná o pilotní práci v našem výzkumném zaměření, představuje dobrý základ pro rozšiřující studium dané problematiky.
Cíle této bakalářské práce byly splněny a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením A.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ludmila Čechová, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá přípravou plazmatem ošetřeného hydrogelu (PTH) na bázi alginátu sodného s plazmatem ošetřeného fyziologického roztoku (PTL). Připravený hydrogel má potenciál pro využití v medicínských aplikacích.
Práce je čtivě napsaná a logicky členěná. Teoretická část se zabývá teorií o plazmatu, jeho využitím v medicíně a interakcí plazmatu s kapalinami. Dále následuje popis hydrogelů a jejich možné přípravy a využití v medicíně. V experimentální části je podrobně popsána metodika přípravy PTL a následně také PTH. Výsledky analýzy PTL jsou uvedeny v tabulkách, zatímco výsledky uvolňování reaktivních částic kyslíku a dusíku (RONS) jsou uvedeny v grafech. Výsledky práce jsou kvalitně zpracovány. Výsledky jsou dostatečně diskutovány, i když se občas v práci vyskytují nepřesnosti. Například v kapitole 4.4 autorka píše „Na základě předchozích experimentů se ukázalo, že velikost PTH nemá zásadní vliv na uvolňování RONS.“ Avšak z grafů na obrázcích 16 a 17 v kapitole 4.3 je zřejmé, že velikost má vliv na uvolňování RONS. Nicméně tyto drobné nedostatky nemají výrazný vliv na kvalitu práce, a proto práci hodnotím známkou A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké byly pH a vodivost roztoku po 1 min. ošetření plazmatem?
  2. Proč se při testech uvolňování RONS v kapitole 4.2 uvolňuje mnohem méně dusitanů než peroxidu vodíku a dusičnanů?
  3. Které RONS jsou podle vás nejdůležitější pro aplikaci v medicíně?
  4. Dala by se příprava PTL a PTH optimalizovat tak, aby obsahovala více RONS, které jsou žádoucí pro medicínské aplikace?
  5. Jak byste vysvětlila nižší koncentraci uvolněných RONS z 5 mm kuliček? Proč má velikost hydrogelu vliv na uvolňování RONS?
  6. U PTL může během dlouhodobého skladování docházet k rekombinaci a úbytku RONS. Může se toto dít i při dlouhodobém skladování PTH?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová