Master's Thesis

Preparation and characterization of hydrogel blocks used to determine the antimicrobial activity of photocatalytic surfaces

Final Thesis 3.33 MB

Author of thesis: Bc. Adam Smelik

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Marcela Králová, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the development of an innovative gellan gum-based hydrogel carrier for non-destructive in situ determination of antibacterial activity of photocatalytic surfaces using the resazurin method. The aim was to create a reliable alternative to destructive standardized procedures. Based on rheometric and spectrometric analyses, an optimal composition of deacylated gellan was identified, which exhibits high structural rigidity and at the same time excellent optical transmittance necessary for photocatalyst excitation and very good swelling ability. The antibacterial activity values determined by model tests confirm the application potential of the developed composition for testing photoactive materials.

Keywords:

antimicrobial activity, photoactive surface, block method, resazurin, hydrogel, gellan gum

Date of defence

25.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl velmi dobrý výtah výsledků své diplomové práce, zodpověděl dotazy oponentské i členů komise, reagoval na připomínky k práci. V diskusi tak student prokázal velmi dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila jeho diplomovou práci celkově jako velmi dobrou. Pekař: Jaká byla koncentrace agarózy? Jak se připravoval gellan? Kozáková: Jaký původ mají bílé útvary na SEM snímcích? Jak bylo postupováno při vyhodnocování resazurinové metody? Vala: Jaká je variabilita v rozměrech hydrogelových bločků? Jakou diodou byla suspenze prosvětlována?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (NPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Viera Jančovičová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Marcela Králová, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací hydrogelových bločků určených pro hodnocení antimikrobiální aktivity fotokatalytických povrchů. Jedním z cílů této práce bylo navrhnout a optimalizovat složení a vlastnosti hydrogelové kompozice sloužící jako nosič bakteriální suspenze.  Práce propojuje poznatky z oblasti fyzikální chemie, fotochemie a mikrobiologie.
Student Adam Smelik v úvodní části práce prokázal velmi dobrou orientaci v řešené problematice. Literární rešerše je zpracována přehledně, systematicky a obsahuje relevantní domácí i zahraniční zdroje.
V experimentální části Adam splnil všechny požadavky zadání. Provedl přípravu a charakterizaci hydrogelových bločků na bázi gellanu, vybral nejvhodnější kompozici, kterou použil pro samotné antimikrobiální testy. Kladně hodnotím samostatnost při řešení jednotlivých experimentálních kroků a snahu o systematický přístup. Naopak v případě vyhodnocení výsledků bych uvítala větší iniciativu ze studentovi strany o konzultace a diskusi, jak získaná data zpracovat.
Nedostatky předložené práce spatřuji především v interpretaci získaných výsledků. Student místy používá nadměrné množství odborných a cizojazyčných termínů, které v některých případech spíše komplikují srozumitelnost textu. V práci by proto bylo vhodnější volit jednodušší, přesnější a věcnější formulace. Diskuse dosažených výsledků by v některých částech také zasloužila hlubší rozbor. Formulace závěrů je jasná a věcná.
Po formální stránce je práce zpracována na odpovídající úrovni a splňuje všechny požadavky kladené na diplomovou práci. Předloženou práci proto hodnotím „velmi dobře“ a navrhuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků C
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce D
Celkový přístup k řešení úkolů C

Grade proposed by supervisor: B

Diplomová práce se zabývá experimentální přípravou a charakterizací hydrogelových bločků na bázi gellanu o různém složení pro následné testování antibakteriálního chování účinkem fotokatalytického povrchu. Práce je dle zvyklostí rozdělená do teoretické, experimentální a výsledkové části a svou náplní i délkou splňuje zadání. Teoretická část se ve velké míře věnuje hydrogelům, jejich rozdělení, způsobu zesíťování a charakterizačním metodám. Teoretická část je kvalitně zpracovaná, ale poměrně dlouhá. Některé kapitoly nebylo nutné popisovat až do takové hloubky a uvádět výpočetní vztahy, které nebyly v práci prakticky využity. Zároveň ale oceňuji důkladnou rešerši studované problematiky. Experimentální část práce byla důkladně zpracována a obsahovala popis všech metod, měřicích aparatur a postupů vyhodnocení. Výsledková část byla doplněna o snímky, grafy a tabulky naměřených a vypočtených dat. Vše je přehledně zpracované, i když bych u výsledků uvítala, oproti teoretické části, důkladnější popis a diskuzi. V některých částech bylo zbytečné prezentovat stejná data ve formě tabulky i grafu (např. Tabulka 9 s Obrázkem 27 a Tabulka 10 s Obrázkem 28). Naopak na jiných místech naprosto chyběl popis získaných dat (Obrázek 18). V textu této kapitoly (6.2) se uvádí, že pro další testování byla vybrána koncentrace gellanu 0,2 g/10 ml, i když na Obr. 18 jsou znázorněny koncentrace 0,15/0,25/0,35 g/10 ml. Bylo by tedy vhodné zahrnout pro přímé srovnání i právě zvolenou hodnotu 0,2 g/10 ml do stejného grafu. Není tedy jasné, proč např. hodnota 0,15 g/10 ml není vhodná a lepší pro další testování. Celkově hodnotím diplomovou práci kladně, zejména pak cíl navrhnout řešení pro testování v provozu, ve kterém vidím velký aplikační potenciál.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. Obrázek 19 - Jak je možné popsat vyšší transmitanci gellanu ve vodě oproti PBS? Kapitola 6.3 – kolik vzorků bylo změřeno a jak byla vyhodnocena průměrná hodnota, resp. odchylka v grafech na Obrázcích 21 a 22? Jaká je přesnost metody připravených bločků – tedy odchylky v jejich původní váze? Pokud by hodnota Δm byla vztažena k původní hmotnosti bločku a vyhodnotil se procentuální nárůst hmotnosti, odchylka hodnot by nebyla závislá na rozdílech v hmotnosti jednotlivých bločků.
  2. Kapitola 6.5.1 – Bylo by vhodné citovat práci, ze které byla daná kalibrační křivka použita, resp. ukázat naměřená data a ověřit použitelnost a přesnost vztahu i pro předloženou diplomovou práci. Kapitola 6.5.2 – Jaký byl rozdíl mezi 1. a 2. experimentem, jejichž výsledky jsou uvedeny v Tabulce 10? Jestli se jednalo o opakování stejné metody, jak si vysvětlujete značně rozdílné hodnoty ΔR? Jaká je opakovatelnost dané metody?
  3. Obrázky 29, 30, 31 a 32 - SEM a AFM analýza – bohužel byla morfologie buněk pozvolnou dehydratací poškozena, tudíž není možné ze snímků vyhodnotit skutečnou morfologii (pro tyto účely se běžně využívá metoda fixace buněk, jejich gradientní dehydratace v ethanolu, a případně též sušení za superkritických podmínek). Každopádně mi v práci chybí diskuze a motivace pro měření metodou SEM a AFM, jaká se očekávala morfologie buněk nebo jejich chování na povrchu? Jak by byl prakticky vyhodnocen efekt studovaného materiálu na morfologii buněk?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová