dizertační práce

PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE

Text práce 10.91 MB Teze 2.04 MB

Autor práce: Mgr. Vojtěch Kundrát, Ph.D.

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Oponenti: prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc., doc. Ing. Jarmila Vilčáková, Ph.D.

Abstrakt:

Předložená disertační práce se zabývá polymerem polyhydroxybutyrátem a dalšími biopolymery jakožto základním stavebním kamenem pro výstavbu mikro a nanoskopických struktur a materiálů použitelných v potravinářství a kosmetice. V rámci práce byla vypracována literární rešerše seznamující čtenáře se základy tohoto aplikačního pole. Experimentální část práce je sestavena ze tří bloků výsledků získaných během doktorského studia. V prvním, hlavním bloku jsou uvedeny komentované publikované výsledky a patentové výstupy, které zahrnují dva publikované recenzované články zabývající se elektrostatickým a mokrým zvlákněním PHB a vlastnostmi připravených materiálů. Patentové výstupy jsou tvořeny několika přijatými a podanými patenty, které shrnují několikaletou práci jednak na metodách zvláknění PHB, ale taktéž na obecných přístupech umožňující zpracovávat PHB v podobě roztoku do podob umožňujících mnohé aplikace v potravinářství a kosmetice. Druhá část je tvořena jedním z praktických výstupů, jímž je patentovaná kompozice ochranného krému proti UV záření založena na připravených nanoskopických a mikroskopických morfologiích PHB. Ve třetím bloku jsou shrnuty další výsledky zaměřené na elektrostatické zvláknění PHB a dalších biopolymerů. V závěru práce je uveden stručný popis projektů souvisejících s tématem disertační práce. Jde o praktické rozvojové práce ve střední Tanzánii a západní Africe, které ale čerpají z vědomostí a kontaktů nabytých během studia na FCH VUT Brno.

Klíčová slova:

biopolymer, zvlákňování, elektrospinning, nanovlákna, PHB, PHA, PBAT, krém, UV

Termín obhajoby

30.03.2021

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaPznamka

Průběh obhajoby

Z důvodu nouzového stavu proběhla obhajoba Mgr. Vojtěcha Kundráta kombinovaným způsobem - doktorand, většina fakultních členů komise a školitel (který není členem komise) byli přítomni při obhajobě prezenčně a mimofakultní členové komise byli připojeni formou videokonference. Průběh obhajoby byl nahráván. Hlasování proběhlo tajně online formou. Předseda komise představil doktoranda. Mgr. Kundrát je velmi aktivní v řadě ohledů. Má mnoho pracovních zkušeností a to již od roku 2009. Absolvoval množství výzkumných stáží (včetně zahraničních) , seminářů a worskhopů. V letech 2010 - 2015 obdržel množství ocenění (např. Česká Hlavička, Nestlé Award I a II atd.). Má také bohaté pedagogické zkušenosti. Je spoluautorem dvou publikací v recenzovaných časopisech atd. Ve své powerpointové prezentaci představil doktorand podstatné výsledky své práce. Předkládaná disertační práce se zabývá problematikou přípravy a charakterizace nanočástic a nanovláken na bázi biopolymerů a jejich využití v potravinářství a kosmetice. Některý z dotazů: Mezi jeden z parametrů, které ovlivňují proces elektrostatického zvlákňování je elektrická vodivost roztoku. Jaké je optimální hodnota elektrické vodivosti roztoku a čím ji lze ovlivnit?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Chemie a technologie potravin (DPCP_CHTP)

Studijní obor

Potravinářská chemie (DPCO_CHTP)

Složení komise

prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
doc. Ing. Jarmila Vilčáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. František Buňka, Ph.D. (člen)

Mgr. Vojtěch Kundrát je v současné době studentem 5.ročníku doktorského studijního programu „Chemie a technologie potravin“, obor Potravinářská chemie, práci  předkládá k obhajobě v rámci řádné doby prezenčního studia prodloužené z důvodu pandemie Covid-19. Studium zahájil  Mgr. Kundrát roce 2016, začátkem roku 2021 předložil disertační práci na téma „PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE“. 

Student řešil disertační práci v prezenční formě v laboratořích ÚCHPBT FCH VUT v Brně, část experimentů byla provedena ve specializovaných laboratořích PřF MU v Brně a také ve spolupráci s průmyslovým subjektem.  Jedná se o práci s výrazně mezioborovým charakterem a vysokým podílem původních experimentů. 
V rámci doktorského studia byly realizovány všechny plánované experimenty, doktorand splnil veškeré předepsané zkoušky a v roce 2019 úspěšně složil státní doktorskou zkoušku. V průběhu studia absolvoval Mgr. Kundrát několik zahraničních stáží, a to v rámci Evropy (SRN), tak i v rámci Afriky (Ghana), kde testoval navržené mkrofiltrační materiály.  V letech 2016 – 2019 byl zapojen  v odborné skupině Biomateriály a Biotechnologie Centra materiálového výzkumu FCH VUT v Brně v rámci projektu NPU. Byl zapojen jako řešitel rovněž do projektu TAČR Gama (2016-2017), MPO a do řady projektů průmyslového výzkumu (2017-2020).

Odborné zaměřené Mgr. Kundráta je orientováno na rozvoj originálních postupů při zvlákňování biopolymerů včetně funkcionalizace antibakteriálními látkami. Nejvíce pozornosti věnoval vývoji metod zvlákňování mikrobiálních biopolymerů na bázi PHA a aplikaci nanovlákenných struktur v potravinářství (zejména filtrace pitné vody) a kosmetice (materiály pro zevní krytí, nanovlákna a nanočástice s UV filtry apod.). Dosažené výsledky byly prezentovány formou 2 přjatých publikací v časopisech  s IF, jednoho zapsaného patentu, jednoho užitného vzoru a tří dalších zveřejněných patentových přihlášek.  Autor vystupoval aktivně formou přednášek na mezinárodních konferencích, veletrzích a aktivně se podílel na uvedení vlastních vynálezů do průmyslové praxe.  Obzvlášť je třeba ocenit vývoj a instalaci filtrů pro přípravu pitné vody v rozvojových zemích včetně mimořádných odborných i praktických schopností a sociálních dovedností přímo v terénu.

V průběhu řešení disertační práce se Mgr. Kundrát podílel mimo jiné též na výukových aktivitách, a to zejména formou konzultování a vedení studentských závěrečných prací a metodickýého vedení v oblast nanovlákenných technik, organické sysntézy a mikroskopických metod.

Mgr. Kundrát je komplexní flexibilní osobnost "renesančního typu" s jedinečnou schopností individuálního originálního tvůrčího myšlení, ale současně schopného týmové spolupráce i vedení lidí. Má řadu  teoretických i praktických zkušeností v oblasti organické a polymerní chemie, nanovlákenných technik i jejich aplikace v mikrobiologii. Je třeba vyzdvihnout i jeho mimořádné technické dovednosti. Dokázal se bez problémů adaptovat na práci v extrémních podmínkách, v hospodářské sféře, v teoretickém výzkumu i v  mezinárodním týmu a dosáhnout velmi kvalitní výsledky. Důležitý je i jeho pozitivní přístup k práci i k lidem, odvaha a flexibilita, což je zřejmě základem pro jeho velmi dobré uplatnění v odborné praxi v ČR i v zahraničí.

Získané výsledky zadaného tématu byly shrnuty ve zdařilé  disertační práci základního významu, která dokumentuje komplexní a současně tvůrčí přístup k práci, vysokou odbornou úroveň a přehled Mgr. Kundráta ve studované tématice. 

Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem a v souladu s platnou legislativou doporučuji, aby byla disertační práce přijata k obhajobě a po jejím úspěšném obhájení byla Mgr. Vojtěchu Kundrátovi udělena vědecká hodnost Ph.D.
Oponentský posudek
na dizertační práci Mgr. Vojtěcha Kundráta

PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE



Školitel: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

    Předložená dizertační práce je psána v jazyce českém v rozsahu 226 stran, rozdělených na dvě části, první má klasické členění, druhá uvádí přílohy. Je psaná na výborné jazykové úrovní, s pěknou formální úpravou.
    Celá dizertační práce ukazuje na vysoké odborné aktivity dizertanta.
Abstrakty v jazyce českém a anglickém, vystihují řešenou problematiku, jsou správně formulovány, mají metodický, materiálový a výsledkový charakter. Klíčová slova jsou dostačující, odpovídající a vycházejí z cílů a obsahu práce.
Teoretická část je zaměřena na biopolymery, metody klasického zvlákňování, nanotechnologie v potravinářství a kosmetice. Kapitola je napsána na vysoké úrovni, přehledně a k této části nemám připomínek.
Cíle práce jsou formulovány stručně a výstižně do 3 dílčích úkolů, které byly směrovány na literární rešerši, vývoj a optimalizaci metod přípravy a charakterizace mikro a nano částic na bázi přírodních polymerů, metodu elektrospinningu a mikroskopické techniky, aplikaci nanovlákenných materiálů. Po prostudování práce mohu konstatovat, že tyto byly splněny.
Experimentální část je tvořena
a)    formou komentování souboru vědeckých prací a patentů uvedených v druhé části dizertační práce. Komentáře vychází ze dvou vědeckých recenzovaných prací (Materials; zařazeného dle SJR do kategorie Q2), přihlášek vynálezů a užitných vzorů (patentový spis 306 448, přihlášky vynálezů 2016-423; 2018-197; 2017-317) a užitného vzoru (2016-30069). Komentované dílčí závěry jsou prezentovány správné, nemám připomínek, v tomto případě má funkce oponenta byla jednodušší, neboť vše výše uvedené podléhalo přísnému oponentnímu řízení.
b)    další část této kapitoly je zaměřena na další výzkumné projekty, které byly řešeny v rámci dizertační práce, a to na elektrostatické zvlákňování PHB při různých metodách systémů MDCA a TFE, koncentrací PHB, různém napětí a vlhkosti.
c)    doplňkovými výsledky dizertační práce při využití nanovlákenného filtru pro analýzu a filtraci vody v Tanzanii a vývoj specializovaného ochranného krému proti UV záření v Ghaně.
Závěry dizertační práce jako celku, ale i dílčích, jsou správně interpretovány, vytváří předpoklady pro další zkoumání problematiky jak v oblasti teorie, tak praxe, vycházejí z výsledků jednotlivých experimentů a vlastních zkušeností dizertanta.
Literární přehled je tvořen 106 citacemi domácích a zahraničních autorů, v rozsahu celé práce je použita jednotná citace. Seznam použitých zkratek odpovídá uvedenému textu.
Součástí dizertační práce je Životopis a publikační aktivity dizertanta, ve kterých prokazuje vysokou schopnost samostatně tvořit a vědecky pracovat.

Závěr
    Předložená dizertační práce Mgr. Vojtěcha Kundráta splňuje po stránce vědecké, obsahové i formální požadavky stanovené příslušnými vyhláškami pro získání vědecko-akademické hodnosti.
    Na základě uvedeného navrhuji, aby Mgr. Vojtěchu Kundrátovi byla po úspěšné obhajobě udělena akademická hodnost Ph.D. ve Studijním programu Chemie a technologie potravin, Studijním oboru Potravinářská chemie.



V Brně dne 9. 3. 2021

                            prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. Otázky k obhajobě:
  1. -váš názor na nejvhodnější polymer pro výrobu kosmetických krémů (lůj, sádlo, máslo, vazelína, olej, Indulona) a přísad?
  2. -co je u pitné vody limitující, mikrobiologie nebo obsah solí (minerálních látek)?
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 194,58 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová