University of Zagreb Repository
Not a member yet
127122 research outputs found
Sort by
Modification of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) to produce a conductive polymer for flexible electronics
No full textFleksibilna elektronika postala je održiva alternativa tradicionalnoj čvrstoj elektronici, s naglaskom na razvoj nosivih i prilagodljivih elektroničkih uređaja. Međutim, njezin napredak ograničen je nedostatkom materijala koji istovremeno posjeduju visoku električnu vodljivost, mehaničku fleksibilnost i dugotrajnu stabilnost. Ovaj rad usmjeren je na razvoj novih istezljivih i vodljivih polimernih materijala temeljenih na modificiranom poli(3,4-etilendioksitiofenu) (PEDOT) kako bi se poboljšala njihova mehanička svojstva, fleksibilnost i mogućnost samozacjeljivanja. Primijenjena su dva pristupa: modifikacija PEDOT-a bočnim poli(akril-uretan) (PAU) lancima te izrada kompozita PEDOT-a s termoplastičnim elastomerom stiren/etilen-ran-butilen/stiren(SEBS). Prvi pristup uključivao je sintezu graft kopolimera PEDOT-g-PAU metodom radikalske polimerizacije uz prijenos atoma (engl. atom transfer radical polymerization, ATRP). Cilj ove modifikacije bio je poboljšanje mehaničkih svojstava PEDOT-a putem ugradnje molekulskih vrsta koje međusobno ostvaruju vodikove veze. Takav pristup omogućuje nekovalentno umrežavanje putem vodikovih veza bočnih lanaca PAU, što povećava istezljivost i fleksibilnost materijala, dok istovremeno glavni lanac PEDOT-a zadržava konjugaciju i vodljivost. Uspješna sinteza graft kopolimera potvrđena je infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (engl. Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR) i nuklearnom magnetskom rezonancijom (engl. nuclear magnetic resonance, NMR), dok je diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (engl. differential scanning calorimetry, DSC) uočeno značajno sniženje temperature staklastog prijelaza, čime je dokazana poboljšana fleksibilnost materijala. Kako je jedna od tehnologija izrade fleksibilne elektronike inkjet ispis i priprema funkcionalnih slojeva na fleksibilnim podlogama, sintetizirani kopolimeri dalje su pripremljeni u obliku vodljive tinte te su inkjet tehnikom ispisani u tri i pet slojeva na poliuretansku (PU) podlogu. Električna provodnost vodljivog sloja bila je između
1,0 S m^-1 i 2,9 S m^-1 u neistegnutom stanju te između 1,6 S m^-1 i 4,1 S m^-1 pri istezanju. Porast vodljivosti kod istegnutih uzoraka može se pripisati boljem poravnanju lanaca i lakšem protoku elektrona tijekom istezanja. Kako bi se simulirala realna primjena u nosivoj elektronici i dodir s kožom, ispitana je adhezija i stabilnosti ispisanog sloja u modelnoj otopini ljudskog znoja. Svi sintetizirani uzorci pokazali su visoku stabilnost i dobru adheziju ispisanog sloja s podlogom, bez znakova delaminacije. Svi uzorci također su pokazali visoku fleksibilnost, jer ih je bilo moguće savijati i istezati iznad 300 % bez pucanja. Uspješna primjena inkjet tehnike potvrđuje mogućnost obrade ovih materijala u obliku funkcionalnih slojeva na fleksibilnim podlogama, što ih čini pogodnima za primjenu u fleksibilnoj elektronici. Drugi pristup obuhvaćao je sintezu kompozita modificiranog PEDOT-a s termoplastičnim elastomerom SEBS i izradu tankih filmova izlijevanjem na staklu. Uspješno graftiranje PAU bočnih lanaca na PEDOT strukturu u otopljenom sulfoniranom SEBS-u (S-SEBS) potvrđeno je FTIR analizom, dinamičkim raspršenjem svjetlosti (engl. dinamic light scattering, DLS) i mjerenjem kontaktnog kuta. Ovi kompoziti pokazali su poboljšana mehanička svojstva, povećanu fleksibilnost i sposobnost samozacjeljivanja što je potvrđeno snimanjem spojeva pretražnom elektronskom mikroskopijom (engl. scanning electron microscopy, SEM). Prekidno istezanje povećano je s 204 % na 346 %, dok je prekidna čvrstoća porasla sa 7,0 MPa na 11,9 MPa. Ispitivanjem električne vodljivosti utvrđeno je da PAU-modifikacija smanjuje vodljivost s
310 S m^-1 na 93 S m^-1, no nakon dopiranja vodljivost je porasla na 288 S m^-1. Iako dolazi do pada vodljivost nakon graftiranja PAU, dobivene vrijednosti vodljivosti su dva do tri reda veličine veće u odnosu na filmove pripremljene inkjet ispisom. Materijal je također pokazao stabilnost u simuliranim uvjetima primjene, dok je zacijeljeni spoj pokazao postojanu strukturu i integritet pod naprezanjem. Primjena razvijenog materijala testirana je na izradi jednostavnog elektromiografskog (engl. electromyography, EMG) senzora za praćenje električne aktivnosti mišića. Graftirani uzorci pokazali su višu amplitudu, bolju definiciju vrhova, veću stabilnost signala tijekom vremena te konzistentniji frekvencijski odziv u usporedbi s nemodificiranim PEDOT-om. Ovi rezultati ukazuju na to da bi PEDOT-g-PAU:S-SEBS materijali mogli imati značajan doprinos u razvoju fleksibilnih senzora i bioelektroničkih sustava. Zaključno, rezultati istraživanja potvrđuju da materijali na osnovi PEDOT-a modificiranog ugradnjom dinamičkih nekovalentnih vodikovih veza predstavljaju značajan iskorak u razvoju fleksibilnih elektroničkih materijala. Integracija PAU lanaca poboljšala je mehanička svojstva i samozacjeljivanje uz zadržavanje dovoljne električne vodljivosti za praktične primjene. Postignuta kombinacija istezljivosti, vodljivosti i mogućnosti obrade inkjet ispisom otvara potencijal za primjenu u fleksibilnoj elektronici, nosivim uređajima i mekoj robotici. Ovi materijali nude novu perspektivu za daljnja istraživanja i razvoj u području funkcionalnih polimera za napredne elektroničke primjene.Flexible electronics has become a sustainable alternative to traditional rigid electronics, focusing on the development of portable and adaptable electronic devices. However, their progress is limited by the lack of materials that simultaneously exhibit high electrical conductivity, mechanical flexibility and long-term stability. This study focuses on the development of novel stretchable and conductive polymer materials based on modified poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) to improve their mechanical properties, flexibility and self-healing ability. Two approaches were used: the modification of PEDOT with poly(acryl-urethane) side chains (PAU) and the fabrication of PEDOT composites with the thermoplastic elastomer styrene/ethylene-ran-butylene/styrene (SEBS). The first approach involved the synthesis of PEDOT-g-PAU graft copolymers using atom transfer radical polymerization (ATRP). The aim of this modification was to improve the mechanical properties of PEDOT by incorporating molecular species capable of forming hydrogen bonds. This strategy enables non-covalent crosslinking via hydrogen bonds between the PAU side chains, increasing the stretchability and flexibility of the material while maintaining the conjugation and conductivity of the PEDOT backbone. The successful synthesis of the graft copolymers was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR), while differential scanning calorimetry (DSC) revealed a significant decrease in the glass transition temperature, indicating improved flexibility of the material. As one of the key technologies in flexible electronics is inkjet printing for the deposition of functional layers on flexible substrates, the synthesized copolymers were further processed into conductive inks and printed in three and five layers on a polyurethane (PU) substrate using inkjet techniques. The electrical conductivity of the conductive layer was between 1.0 S m^-1 and 2.9 S m^-1 in the unstretched state and between 1.6 S m^-1 and 4.1 S m^-1 in the stretched state. The increase in conductivity during stretching can be attributed to better chain alignment and easier electron transport during deformation. To simulate real applications in wearable electronics and skin contact, the adhesion and stability of the printed layer were tested in a model solution of human sweat. All synthesized samples showed high stability and strong adhesion to the substrate with no signs of delamination. In addition, all samples showed excellent flexibility, allowing bending and stretching by more than 300% without cracking. The successful application of inkjet printing confirms the feasibility of processing these materials into functional layers on flexible substrates, making them suitable for use in flexible electronics. The second approach involved the synthesis of composites based on modified PEDOT with SEBS and the fabrication of thin films by solution casting on glass. The successful grafting of PAU side chains onto the PEDOT structure dissolved in sulphonated SEBS (S-SEBS) was confirmed by FTIR analysis, dynamic light scattering (DLS) and contact angle measurements. These composites exhibited improved mechanical properties, increased flexibility and selfhealing ability, as confirmed by scanning electron microscopy (SEM) of the healed interfaces. Elongation at break increased from 204% to 346%, while tensile strength improved from 7.0 MPa to 11.9 MPa. Measurements of electrical conductivity showed that the PAU modification reduced conductivity from 310 S m^-1 to 93 S m^-1, while doping increased it to 288 S m^-1. Despite the decrease in conductivity after PAU grafting, the conductivity values achieved were two to three orders of magnitude higher than inkjet-printed films. The material also proved to be stable under simulated application conditions and the healed interfaces maintained their structural integrity under stress. The developed material was tested in the fabrication of a simple electromyography (EMG) sensor for monitoring electrical muscle activity. The grafted samples showed higher amplitude, better peak definition, greater signal stability over time and a more consistent frequency response compared to unmodified PEDOT. These results suggest that PEDOT-g-PAU:S-SEBS materials could make a significant contribution to the development of flexible sensors and bioelectronic systems. In summary, the research results confirm that PEDOT-based materials modified by incorporating dynamic non-covalent hydrogen bonding represent a significant advance in the development of flexible electronic materials. The integration of PAU chains improved the mechanical properties and self-healing capabilities while maintaining sufficient electrical conductivity for practical applications. The achieved combination of stretchability, conductivity and inkjet printability opens up new possibilities for applications in flexible electronics, wearable devices and soft robotics. These materials offer a new perspective for further research and development in the field of functional polymers for advanced electronic applications
Application of circular economy in non-destructive testing of safety valves
No full textU ovom radu provedena su ispitivanja na sigurnosnom ventilu demontiranom s naftnog postrojenja pri čemu su korištene nerazorne metode ispitivanja kućišta sigurnosnog ventila (vizualno ispitivanje i ispitivanje magnetskim česticama), koje ne oštećuju komponente i istovremeno osiguravaju njegovu pouzdanost i sigurnost u radu. Korištenjem tehnički ispravnih sigurnosnih ventila povećava se sigurnost radnog procesa, smanjuje rizik od kvarova i nesreća, produžuje životni vijek komponenti te se doprinosi zaštiti okoliša i ljudi. Ponovnom upotrebom sigurnosnog ventila smanjuje se količina otpada i potreba za proizvodnjom novih sigurnosnih ventila, što uzrokuje dodatnu potrošnju sirovina i energije, te izravno doprinosi zaštiti okoliša. U ovom radu prikazana je primjena modela kružne ekonomije i korištenje nerazornih ispitivanja koja predstavljaju učinkovit alat ne samo za očuvanje okoliša, već i za poboljšanje uvjeta rada i zaštitu zdravlja ljudi, osobito u industrijskim sektorima, rafinerijskim postrojenjima gdje je sigurnost opreme od presudne važnosti
Biocatalytical raspberry ketone production from renewable resources
No full textOvaj rad istražuje biokatalitičku proizvodnju ketona maline iz rododendrol glikozida, sekundarnih metabolita koji se mogu pronaći u unutarnjoj kori breze (obnovljivi izvor), primjenom višenzimatskog procesa. Cilj je bio razviti održiv i ekološki prihvatljiv proces sinteze ketona maline korištenjem enzima β-glukozidaze, alkohol dehidrogenaze, ketoreduktaze i smjese enzima rapidaza. Osim usporedbe simultanih i sekvencijalnih reakcijskih pristupa i pronalaženja optimalnog načina reakcije, provedena je studija stabilnosti dviju alkohol dehidrogenaza (S-selektivne i R-selektivne). Eksperimentalni dio uključivao je praćenje koncentracija supstrata, međuprodukata i produkata putem HPLC analize, kao i operativnu stabilnost enzima korištenjem spektrofotometrijskih metoda. Dodatno je proveden utjecaj koncentracije svake komponente u sustavu na stabilnost alkohol dehidrogenaze (ADH). Sinteza ketona malineprovedena je pod različitim temperaturama i pH vrijednostima, kako bi se optimirao proces. Ova vrsta sinteze predstavlja obećavajuću alternativu tradicionalnim metodama kemijske sinteze, s naglaskom na održivost, selektivnost i smanjenje štetnih nusprodukata.This study explores the biocatalytic production of raspberry ketone from rhododendrol glycosides, secondary metabolites that can be found in inner birch bark (renewable source), applying multi-enzymatic process. The objective was to develop a sustainable and environmentally friendly synthesis process for raspberry ketone by employing enzymes: β- glucosidase, alcohol dehydrogenases, ketoreductases, and the enzyme mixture Rapidase. Besides comparison of simultaneous and sequential reaction approaches and finding optimal reaction mode, stability study of two alcohol dehydrogenases (S-selective and R-selective) was performed. The experimental part included the monitoring of the concentrations of substrates, intermediates, and products via HPLC analysis, as well as the operational stability of enzymes using spectrophotometric methods. Additionally, the influence of concentration of each component in the system on the alcohol dehydrogenases (ADH) stability was done. The synthesis of raspberry ketone were carried out at various conditions, including different temperatures and pH, to optimize the process. This type of synthesis presents a promising alternative to traditional chemical synthesis methods, emphasizing sustainability, selectivity, and the reduction of harmful by-products
Landscape design of Copacabana beach in Osijek
No full textPlaža Copacabana u Osijeku, smještena na sjevernoj obali rijeke Drave, vrijedan je javni otvoreni prostor rekreacijskog karaktera s izraženim društvenim, krajobraznim i ekološkim potencijalima, ali i brojnim funkcionalnim ograničenjima. U radu su analizirani ključni prostorni problemi koji umanjuju njegovu uporabnu i oblikovnu vrijednost. Na temelju prostorne inventarizacije, analize i višekriterijske analize izrađeno je idejno krajobrazno rješenje koje uključuje unaprjeđenje prostorne strukture i uvođenje novih sadržaja te unaprjeđenja prostorne funkcionalnosti i ambijentalne vrijednosti. Prijedlog se temelji na načelima održivog oblikovanja i multifunkcionalnosti, s ciljem afirmacije identiteta prostora i njegove integracije u širi sustav zelene infrastrukture grada.The Copacabana Beach in Osijek, located on the northern bank of the Drava River, is a valuable public open space with a recreational character and pronounced social, landscape, and ecological potential, but also numerous functional limitations. This paper analyzes the key spatial issues that reduce its usability and design value. Based on spatial inventory, analysis, and multi-criteria evaluation, a conceptual landscape design proposal has been developed. It includes the improvement of spatial structure, the introduction of new amenities, and the enhancement of spatial functionality and ambient value. The proposal is grounded in the principles of sustainable design and multifunctionality, with the aim of affirming the identity of the space and integrating it into the broader green infrastructure system of the city
Matrice za dostavu antibakterijskih nanočestica kod biomedicinskih implantata
No full textImplant-associated infections that develop after surgery, together with bacterial resistance to antibiotics, are the main obstacles to the successful use of different types of implants. To combat this, innovative antibacterial implant materials that can release antimicrobial agents locally and have a low potential for causing bacterial resistance are being sought. Among various antimicrobial agents, metal or metal oxide nanoparticles (e.g. AgNP, CuNP, CuONP, ZnONP) are attracting special attention as they offer diverse antibacterial mechanisms to mitigate bacterial resistance. The risk of cytotoxicity of NP can be reduced by immobilizing them in matrices. In this work, three matrices for the delivery of NP were investigated, namely polyelectrolyte multilayers (PEM), magnetron-sputtered ZnO thin films, and alginate hydrogels, some of which were mineralized with calcium phosphates (CaP) to enhance their biocompatibility. These matrices were chosen for their versatility, ease of preparation and the possibility to scale up the coating procedure. All matrices were extensively physico-chemically characterized and their biological properties were investigated to determine their potential for application. PEM were prepared on titanium surfaces using poly(amino acids), poly-L-lysine and poly-L-glutamic acid, with AgNP or CuONP incorporated as part of the multilayer. Compared to AgNP, CuONP was adsorbed in higher amount and formed aggregates on the surface, leading to increased roughness and hydrophilicity, as confirmed by energy dispersive X-ray spectroscopy, inductively coupled plasma mass spectrometry, atomic force microscopy and water contact angle measurements. Biodegradable magnetron-sputtered ZnO thin films doped with Ag and Cu were prepared by co-deposition in a multi-source magnetron sputtering system, and their properties were compared. X-ray diffraction (XRD) of the prepared thin films revealed the formation of wurtzite structure in all cases. Opposing trends were observed for grain size and water contact angle with increasing Ag and Cu content. The biomimetic CaP deposition led to a partial surface coverage with an apatitic phase, improving surface hydrophilicity. Non-mineralized and mineralized alginate hydrogels with incorporated AgNP, CuONP and ZnONP were prepared at different pH values (7.4 and 9.0). Mineralization was performed in situ using a CaCl2 solution, which initiated both gelation and CaP mineralization in the hydrogels containing Na2HPO4. The influence of pH on mineralization was investigated with XRD and Fourier-transform infrared spectroscopy. It was revealed that the hydrogels prepared at pH 7.4 contained calcium-deficient hydroxyapatite (CaDHA), while amorphous calcium phosphate formed in the hydrogels prepared at pH 9.0 and remained stable over time. The presence of NP influenced mineralization, with larger CaDHA crystals forming in CuONP-containing hydrogels. NP incorporation had negligible effect on the rheological properties of the hydrogels, but mineralization notably influenced the critical strain values, leading to earlier network breakdown in mineralized samples. Ion release patterns were dependent on the type of matrices. The incorporation of NP in PEM prevented ion burst release. Magnetron-sputtered thin films followed a similar trend, with an initial rapid release followed by a slower, sustained release. CaP deposition slightly reduced Cu release and increased Ag release, Zn release remained unaffected. Alginate hydrogels showed the slowest initial release, which increased gradually over time, with variations depending on the type of NP and the pH conditions. Cu release from mineralized hydrogels at pH 7.4 and 9.0 and Zn release from mineralized hydrogels at pH 9.0 was reduced compared to the non-mineralized counterparts. The antibacterial effects of NP varied depending on the matrices in which they were incorporated. Among the NP investigated, CuONP exhibited substantial antibacterial performance in PEM and magnetron-sputtered Cu-doped ZnO, while AgNP were more effective in alginate hydrogels, particularly in those prepared at pH 7.4, where they inhibited Staphylococcus aureus growth by approximately 50 %. Interestingly, despite copper’s enhanced antibacterial activity in the other two matrices, CuONP-incorporated alginate hydrogels unexpectedly promoted the growth of S. aureus. NP-containing hydrogels exhibited lower antibacterial effect for Pseudomonas aeruginosa. Nevertheless, S. aureus was more difficult to inhibit than P. aeruginosa for other matrices. CaP mineralization improved the antibacterial properties of thin films, while its effect on NP-containing hydrogels was negligible. The only significant inhibition was observed for the mineralized CuONP-containing hydrogel prepared at pH 7.4 on P. aeruginosa. Regarding cytotoxicity, PEM matrices were biocompatible regardless of NP incorporation, with MG-63 cell viability exceeding 70 %. In contrast, magnetron-sputtered thin films were cytotoxic. However, this issue was proven to be possible to address with biomimetic CaP deposition. The results obtained confirmed high potential of PEM, magnetron-sputtered ZnO thin films and alginate hydrogels embedded with metal and metal oxide NP for biomedical antibacterial applications, providing a promising approach to developing biocompatible surfaces.Glavne prepreke uspješnoj primjeni različitih vrsta implantata su infekcije koje se javljaju nakon njihove ugradnje, a čije liječenje je dodatno otežano porastom bakterijske otpornosti na antibiotike. Inovativni materijali za implantate koji imaju lokalno antimikrobno djelovanje i malu vjerojatnost razvoja otpornosti bakterija smatraju se mogućim rješenjem tog problema. Pri tome kao antimikrobni materijali posebnu pažnju privlače nanočestice metala ili metalnih oksida (npr. AgNP-a, CuNP-a, CuONP-a i ZnONP-a) zbog višestrukih mehanizama antimikrobnog djelovanja, zbog čega je vjerojatnost razvoja bakterijske otpornosti mala. Potencijalna citotoksičnost NP-a može se smanjiti njihovom ugradnjom u odgovarajuće matrice. U ovom doktorskom radu istražene su tri matrice za ugradnju NP-a: polielektrolitni višeslojni filmovi (engl. polyelectrolyte multilayers, PEM), tanki filmovi ZnO naneseni magnetronskim rasprašenjem i alginatni hidrogelovi, od kojih su neki mineralizirani kalcijevim fosfatima (engl. calcium phosphates, CaP) kako bi se poboljšala njihova biokompatibilnost. Navedene matrice izabrane su zbog mogućnosti primjene na različitim površinama, jednostavnosti pripreme i mogućnosti skaliranja priprave. Sve matrice detaljno su fizikalno-kemijski okarakterizirane te su istražena njihova biološka svojstva kako bi se odredio njihov potencijal za primjenu. PEM-ovi su pripremljeni na titanijevim površinama upotrebom poliaminokiselina, poli-L-lizina i poli-L-glutaminske kiseline, u koje su AgNP-ovi ili CuONP-ovi ugrađeni kao dio višesloja. Rezultati energijski razlučujuće rendgenske spektroskopije, spektrometrije masa s induktivno spregnutom plazmom, mikroskopije atomskih sila i mjerenja kontaktnog kuta vode pokazali su da su se CuONP-ovi adsorbirali u većoj količini i agregirali na površini, što je dovelo do povećane hrapavosti i hidrofilnosti u usporedbi s AgNP-ovima. Magnetronski rasprašeni biorazgradivi tanki filmovi ZnO dopirani s Ag i Cu, pripremljeni su ko-depozicijom u sustavu s više izvora. Rendgenska difrakcija na polikristalnom uzorku (XRD) pokazala je nastajanje strukture vurcita u svim uzorcima. Uočeni su suprotni učinci povećanja udjela Ag i Cu na veličinu zrna i kontaktni kut s vodom. Biomimetska depozicija CaP-a rezultirala je djelomičnim prekrivanjem površina tankih filmova apatitnom fazom, čime je poboljšana hidrofilnost površine. Nemineralizirani i mineralizirani alginatni hidrogelovi s ugrađenim AgNP-ovima, CuONP-ovima i ZnONP-ovima pripremljeni su pri različitim pH vrijednostima (7,4 i 9,0). Mineralizacija se odvijala in situ uz upotrebu otopine CaCl2, koja je istovremeno služila za geliranje i mineralizaciju CaP kod hidrogelova koji su sadržavali Na2HPO4. Utjecaj pH na mineralizaciju istražen je XRD-om i infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom, pri čemu je utvrđeno nastajanje kalcij-deficijentnog hidroksiapatita (CaDHA) u hidrogelovima pripremljenim pri pH 7,4, dok se u hidrogelovima pripremljenim pri pH 9,0 istaložio amorfni kalcijev fosfat koji je ostao stabilan tijekom duljeg vremena. Ugradnja NP-a utjecala je na mineralizaciju, što se očitovalo formiranjem većih kristala CaDHA u hidrogelovima s CuONP. Međutim, utjecaj na reološka svojstva hidrogelova bio je zanemariv. S druge strane, mineralizacija je značajno utjecala na kritične vrijednosti deformacije hidrogelova, što je dovelo do ranijeg prekida mrežne strukture mineraliziranih uzoraka. Brzine otpuštanja iona razlikovale su se ovisno o vrsti matrice. Ugradnjom NP-a u PEM učinkovito se spriječilo naglo otpuštanje iona, a sličan trend pokazao se i kod tankih filmova nanesenih magnetronskim rasprašenjem. Naime, nakon inicijalno bržeg otpuštanja iona, uslijedilo je postupno otpuštanje. Mineralizacijom tankih filmova s CaP usporilo se otpuštanje Cu, dok se otpuštanje Ag povećalo, a otpuštanje Zn nije se značajno promijenilo. Kod alginatnih hidrogelova početno otpuštanje bilo je najsporije, a tijekom vremena postupno se povećavalo. Zamijećene su razlike u otpuštanju ovisno o vrsti ugrađenih NP i pH vrijednosti pripremljenih hidrogelova. Za razliku od odgovarajućih nemineraliziranih hidrogelova, otpuštanje Cu iz mineraliziranih hidrogelova pripremljenih pri pH 7,4 i 9,0 i otpuštanje Zn iz mineraliziranih hidrogelova pripremljenih pri pH 9,0, bilo je smanjeno. Antibakterijski učinci NP razlikovali su se ovisno o matricama u koje su bili ugrađeni. Među ispitanim NP-ima, CuONP-ovi pokazali su bolju antibakterijsku učinkovitost u PEM-u i Cu-dopiranim tankim filmovima ZnO nanesenim magnetronskim rasprašenjem, dok su AgNP-ovi bili učinkovitiji u alginatnim hidrogelovima, a posebno kod hidrogelova pripremljenih pri pH 7,4, kod kojih je došlo do inhibicije rasta Staphylococcus aureusa za približno 50 %. Iako je bakar pokazao bolju antibakterijsku aktivnost kod druge dvije matrice, kod alginatnih hidrogelova s ugrađenim CuONP-ovima došlo je do neočekivano induciranog rasta S. aureusa. Hidrogelovi s ugrađenim NP-ima pokazali su slabiji antibakterijski učinak za Pseudomonas aeruginosa. No, za druge matrice pokazalo se da je S. aureus bilo teže inhibirati nego P. aeruginosa. CaP-mineralizacija poboljšala je antibakterijska svojstva tankih filmova, a kod hidrogelova je njezin učinak bio zanemariv. Značajna inhibicija P. aeruginosa primijećena je jedino za mineralizirani hidrogel s ugrađenim CuONP-ovima pripremljen pri pH 7,4. Ispitivanjem citotoksičnosti utvrdilo se kako su PEM matrice biokompatibilne bez obzira na ugradnju NP-a, pri čemu je vijabilnost stanica MG-63 bila veća od 70 %. S druge strane, tanki filmovi naneseni magnetronskim rasprašenjem pokazali su citotoksičnost. Međutim, biomimetska CaP depozicija pokazala se kao učinkovita strategija za smanjenje citotoksičnosti. Dobiveni rezultati potvrdili su veliki potencijal PEM-ova, tankih ZnO filmova nanesenih magnetronskim rasprašenjem i alginatnih hidrogelova s ugrađenim NP-ima metala i metalnih oksida za primjene u biomedicini kao antibakterijski materijali. Te matrice stoga imaju značajan potencijal u razvoju biokompatibilnih površina
The influence of anti-hail nets on the mineral composition of leaves and the chemical composition of must in the Graševina grape variety
No full textCilj rada bio je utvrditi utjecaj protugradnih mreža na kemijski sastav mošta, mineralni sastav lišća te sadržaj klorofila kod sorte Graševina s naglaskom na usporedbu tretmana bijelom i crnom mrežom u odnosu na kontrolu (bez mreže). Pokus je postavljen na vinogradarskom području Klanjec (sjeverozapadna Hrvatska) prema slučajnom blok dizajnu. U prvom uzorkovanju je zabilježen najveći sadržaj dušika kod kontrolnog tretmana (2,35%), a najmanji sadržaj kod bijele mreže (2,07%). Rezultatai drugog uzorkovanja pokazuju najveći sadržaj dušika kod kontrolnog tretmana (2,67%), dok je nešto manji kod bijele mreže (2,51%). U trećem uzorkovanju zabilježen je najmanji sadržaj dušika u usporedbi sa sva tri uzorkovanja (1,58%) kod bijele mreže, dok je nešto malo viši kod tretmana crnom mrežom (1,71%). U prvom uzorkovanju najveći indeks sadržaja klorofila zabilježen je kod kontrolnog tretmana (18,44), dok je kod tretmana crnom mrežom znatno niži (8,14). U drugom uzorkovanju najveći sadržaj klorofila zabilježen je kod bijele mreže (28,46) te nešto niži kod kontrolnog tretmana (23,36). treće uzorkovanje bilježi najveći sadržaj klorofila kod bijele mreže (27,82) te kontrolni tretman bilježi niži sadržaj (23,79). Sadržaj šećera mošta kretao se od 21,32 % Brixa do 18,62 % Brixa. Najveći sadržaj mošta zabilježen je kod tretmana bijelom mrežom. Na temelju dobivenih rezultata možemo zaključiti da primjena protugradnih mreža ima pozitivan utjecaj na uzgoj sorte Graševina.The aim of this study was to determine the effect of anti-hail nets on the chemical composition of must, the mineral composition of leaves, and the chlorophyll content in the Graševina grapevine variety, with a focus on comparing treatments with white and black nets to a control (no net). The experiment was set up in the Klanjec wine-growing region (northwestern Croatia) following a randomized block design. In the first sampling, the highest nitrogen content was recorded in the control treatment (2.35%), while the lowest was observed in the treatment with the white net (2.07%). The results of the second sampling showed the highest nitrogen content again in the control treatment (2.67%), with a slightly lower value recorded under the white net (2.51%). In the third sampling, the lowest nitrogen content among all three samplings was recorded in the white net treatment (1.58%), while a slightly higher value was observed in the treatment with the black net (1.71%). In terms of chlorophyll content index, the highest value in the first sampling was found in the control treatment (18.44), while the treatment with the black net showed a significantly lower value (8.14). In the second sampling, the highest chlorophyll content was recorded under the white net (28.46), followed by the control treatment (23.36). The third sampling showed the highest chlorophyll content in the white net treatment (27.82), while the control treatment had a lower value (23.79). The sugar content in the must ranged from 18.62% to 21.32% Brix, with the highest value recorded in the treatment with the white net. Based on the results obtained, it can be concluded that the use of anti-hail nets has a positive effect on the cultivation of the Graševina variety
Physical nature of deformation during cold plastic deformation
No full textPoznavanje fizikalne prirode deformacije ima veliku važnost u razumijevanju procesa koji se odvijaju u metalnim materijalima tijekom plastične deformacije. Pritom mikrostrukturne promjene imaju utjecaj na iznose i raspodjelu naprezanja i deformacija čije poznavanje ima ključnu važnost kod oblikovanja deformiranjem metalnih materijala. U ovom radu provedena su istraživanja promjena mikrostrukture niskougljičnog čelika tijekom hladne plastične deformacije. Ispitivanja su provedena istovremenim korištenjem metoda statičkog vlačnog ispitivanja, termografije i digitalne korelacije slike (DIC). Uz navedene metode korištene su metode za analizu mikrostrukture odnosno svjetlosni i transmisijski elektronski mikroskop (TEM). Detaljnija analiza mikrostrukture i dislokacija tijekom hladne plastične deformacije provedena je korištenjem dva različita operacijska moda TEM - a i skenirajućeg TEM - a (STEM). Promjene temperature (naprezanja), deformacije i brzine deformacije u zoni deformacije dobivene metodama termografije i DIC tijekom statičkog vlačnog ispitivanja odnosno plastične deformacije povezane su s promjenama u mikrostrukturi dobivenim metalografskom analizom na svjetlosnom mikroskopu i transmisijskom elektronskom mikroskopu. Tijekom promatranja mikrostrukture naglasak je bio na analizi gustoće dislokacija tijekom plastične deformacije. Identificirane su mikrostrukturne promjene koje se javljaju tijekom hladne plastične deformacije. Utvrđena su mjesta najznačajnijeg očvršćavanja i gustoće dislokacija tijekom hladne deformacije niskougljičnog čelika.The knowledge of the physical nature of deformation is of great importance in understanding the processes that occur in metallic materials during plastic deformation. Microstructural changes have an impact on the stress and strain amounts and distribution which is of key importance in metal forming. In this work, research was conducted on microstructure changes of low-carbon steel during cold plastic deformation. The tests were carried out using the methods of static tensile testing, thermography and digital image correlation (DIC). In addition to the above methods, for microstructure analysis were used: light and transmission electron microscope (TEM). A more detailed analysis of the microstructure and dislocations during cold plastic deformation was carried out using two different operating modes of TEM and scanning TEM (STEM). Changes in temperature (stress), strain and strain rate in the deformation zone, obtained by the methods of thermography and DIC during static tensile testing (plastic deformation), are related to the microstructure changes obtained by metallographic analysis on a light microscope and a transmission electron microscope. The emphasis was on the analysis of dislocation density during plastic deformation. Microstructural changes that occur during cold plastic deformation were identified. The locations of the most significant hardening and dislocation density during cold deformation of low-carbon steel were determined
Analysis of strength properties of 6063 aluminium alloy wall made by wire arc additive manufacturing
No full textCilj ovog rada je analiza čvrstoće zida od aluminijske legure 6063 izrađenog aditivnom proizvodnjom električnim lukom i žicom, s posebnim naglaskom na vlačnu čvrstoću. U teorijskom dijelu opisani su postupci koji se koriste kod aditivne proizvodnje električnim lukom i žicom, s posebnim naglaskom na AC MIG i CMT postupak. Istražena je klasifikacija dodatnih materijala kod aditivne proizvodnje električnim lukom i žicom. Analizirana su mehanička i kemijska svojstva aluminijske legure 6063. U eksperimentalnom dijelu rada izrađeni su zidovi primjenom WAAM tehnologije. Iz ovih zidova oblikovane su epruvete namijenjene ispitivanju vlačne čvrstoće materijala. Također, izrađen je uzorak za statičko vlačno ispitivanje u skladu s normom HRN EN ISO 6892-1:2019.. Nakon provedenog statičkog vlačnog pokusa, dobiveni
rezultati uspoređeni su međusobno, kao i s mehaničkim svojstvima žice 6063 specificiranim od strane proizvođača. Pritom je analiziran utjecaj balansa polariteta AC MIG postupka na vlačnu čvrstoću, istezljivost i tvrdoću, s posebnim naglaskom na optimizaciju omjera pozitivnog i negativnog polariteta radi postizanja ravnoteže između toplinskog unosa i depozita materijala.
Također, u eksperimentalnom dijelu ispitivana je tvrdoća aluminijskog zida. Na osnovi dobivenih rezultata određeno je kod kojih se strojarskih komponenti može koristiti aditivna proizvodnja električnim lukom i žicom za aluminijsku leguru 6063.The aim of this study was to analyze the strength of a wall made from aluminum alloy 6063, produced using wire and arc additive manufacturing (WAAM), with a specific focus on tensile strength. The theoretical part describes the processes used in wire and arc additive
manufacturing, with a particular emphasis on the AC MIG and CMT processes. The classification of filler materials for wire and arc additive manufacturing was investigated. The mechanical and chemical properties of aluminum alloy 6063 were analyzed. In the experimental part, the preparation of samples for tensile testing was carried out in
accordance with HRN EN ISO 6892-1:2019. After conducting static tensile tests, the results were compared between samples and against the wire specification. Additionally, the hardness of the aluminum wall was tested in the experimental section. Based on the results, it is possible to determine which mechanical components can utilize wire and arc additive manufacturing for aluminum alloy 6063
Sinteza sijalinskih kiselina potpomognuta reakcijskim inženjerstvom
No full textThis dissertation explores the enzymatic synthesis of sialic acids, particularly Nacetylneuraminic acid and its analogs, by employing sialic acid synthases
N-acetylneuraminic acid synthase from Neisseria meningitidis (NmNeuS) and putative
N-acetylneuraminic acid synthase homolog 5 (PNH5) from Prozomix. Recognizing the limitations of traditional chemical synthesis methods, which often involve environmentally toxic processes and limited scalability, this research investigates biocatalysis as a sustainable alternative. Through rigorous screening of metagenomic enzyme libraries, NmNeuS and PNH5 were identified as key biocatalysts, with each enzyme showing distinct catalytic properties: NmNeuS demonstrated broad substrate tolerance and high efficiency with monosaccharides, notably N-acetyl mannosamine, positioning it as a strong candidate for large-scale sialic acid production. In contrast, PNH5 exhibited a narrower substrate scope limited specificity and activity with monosaccharides, making it suitable for targeted applications with the potential for enhancement through reaction and enzyme engineering. Furthermore, this study examined promiscuous aldol addition reactions catalyzed by
3-deoxy-7-phosphoheptulonate synthase and 3-deoxy-8-phosphooctulonate synthase enzymes, highlighting their capacity for C–C bond formation with a range of aromatic aldehydes. The substantial substrate promiscuity of these enzymes, coupled with their high substrate conversions to select substrates such as benzyloxyacetaldehyde, underscores their utility in synthesizing complex chiral intermediates with potential pharmaceutical applications. Optimization of solvent systems, particularly through DMF concentration adjustments, was shown to significantly influence enzyme activity, marking an important step in fine-tuning reaction conditions for higher yields and improved enantioselectivity. A robust mathematical modeling approach underpinned the reaction engineering strategies in this work, facilitating kinetic parameter estimation and enabling reaction optimization to enhance enzyme performance across various conditions. By integrating these models with experimental data, this research successfully scaled up Neu5Ac synthesis, demonstrating the practical feasibility of biocatalysis for industrial applications. The findings from this dissertation advance the potential for sustainable biocatalytic synthesis of sialic acids and derivatives, paving the way for their application in antiviral, antibacterial, and anticancer therapies.Ovaj doktorski rad istražuje enzimsku sintezu sijalinskih kiselina, posebno Nacetilneuraminske kiseline (Neu5Ac) i njezinih analoga, primjenom sintaza sijalinske kiseline iz mikroorganizma Neisseria meningitidis (NmNeuS) i homologa sintaze sijalinskih kiselina br. 5 (PNH5) dobivenog od Prozomix-a. Uzimajući u obzir ograničenja tradicionalnih metoda kemijske sinteze, koje često uključuju procese štetne za okoliš i ograničenu primjenu, u ovom radu istražuje se biokataliza kao održiva alternativa. Kroz pretraživanje metagenomskih zbirki enzima, NmNeuS i PNH5 identificirani su kao ključni biokatalizatori, pri čemu je svaki enzim pokazao različita katalitička svojstva: NmNeuS je pokazao široku toleranciju na supstrate i visoku učinkovitost s monosaharidima, posebno s N-acetilmanozaminom, što ga čini dobrim kandidatom za proizvodnju Neu5Ac-a u uvećanom mjerilu. Suprotno tome, PNH5 je pokazao uži spektar supstrata, s većom specifičnošću prema heksozama, ali ograničenom aktivnošću prema monosaharidima, što ga čini prikladnim za ciljane primjene s potencijalom za poboljšanje kroz enzimsko inženjerstvo. Nadalje, u ovom istraživanju ispitane su i aldolne adicije katalizirane enzimima 3-deoksi-7-fosfoheptulonat-sintazom i
3-deoksi-7-fosfoheptulonat-sintazom, naglašavajući njihovu sposobnost stvaranja C–C veza s nizom aromatskih aldehida. Značajna promiskuitetnost supstrata kod ovih enzima, u kombinaciji s visokim konverzijama kod odabranih supstrata poput benziloksiacetaldehida, naglašava njihovu korisnost u sintezi složenih kiralnih intermedijera s potencijalnom farmaceutskom primjenom. Optimizacija reakcijskog medija, posebno kroz prilagodbu koncentracije DMF-a, pokazala je značajan utjecaj na aktivnost enzima, čime je postignut važan korak u prilagodbi reakcijskih uvjeta za postizanje visokih iskorištenja i poboljšane enantioselektivnosti. Robustan pristup matematičkog modeliranja naglasio je strategije reakcijskog inženjerstva u ovom radu, olakšavajući procjenu kinetičkih parametara i omogućavajući optimizaciju reakcije za poboljšanje performansi enzima u različitim uvjetima. Validacijom modela na eksperimentalnim podacima, u ovom istraživanju uspješno je provedena sinteza Neu5Ac na uvećanom mjerilu, pokazujući praktičnu izvedivost biokatalize za industrijske primjene. Kinetički modeli ne samo da su usmjerili optimizaciju procesa za sintezu Neu5Ac već su uspostavili okvir primjenjiv i na druge biokatalitičke sustave. Rezultati ove disertacije unapređuju potencijal za održivu biokatalitičku sintezu sijalinskih kiselina i njihovih derivata, otvarajući put za njihovu potencijalnu primjenu u antivirusnim, antibakterijskim i antitumorskim terapijama
Stability of nitrilase during synthesis of (R)-4-chloro-3-hydroxybutyric acid
No full textEnzimi, odnosno biokatalizatori, imaju brojne prednosti nad kemijskim katalizatorima te se zbog toga njihova upotreba i potražnja u farmaceutskoj industriji neprestano povećava. Enzimi koji kataliziraju reakcije hidrolize nitrila u karboksilne kiseline i amonijak bez stvaranja amidnih međuprodukata nazivaju se nitrilazama. Nitrilaza se koristi kao biokatalizator u reakcijama pretvorbe (R)-4-klor-3-hidroksibutironitrila u (R)-4-klor-hidroksibutansku kiselinu. Zatim dolazi do spontane ciklizacije (R)-4-klor-3-hidroksibutanske kiseline u
(R)-3-hidroksi-γ-butirolakton koji je svestrani kiralni gradivni blok, a često se koristi u sintezama mnogih farmaceutskih polimera i otapala. U ovome se radu pratila stabilnost nitrilaze pri sintezi (R)-4-klor-hidroksibutanske kiseline. Sinteza (R)-4-klor-hidroksibutanske kiseline provedena je u kotlastom reaktoru. Spektrofotometrijskim mjerenjima određivana je aktivnost nitrilaze pri različitim koncentracijama supstrata, (R)-4-klor-3-hidroksibutironitrila, kroz vremensko razdoblje od 24 h te su uspoređeni eksperimentalno dobiveni podaci s onima predviđenim matematičkim modelom. Uočeno je da aktivnost nitrilaze pada s vremenom, odnosno dolazi do deaktivacije nitrilaze. Iz dobivenih eksperimentalnih podataka procijenjena je konstanta deaktivacije pri različitim koncentracijama supstrata i enzima te je zaključeno kako početni uvjeti u reaktoru utječu na stabilnost nitrilaze.Enzymes, also known as biocatalysts, have numerous advantages over chemical catalysts and because of that their use and demand in pharmaceutical industry is constantly growing. The enzymes that catalyze reactions of nitrile hydrolisis into carboxylic acids and ammonia without the formation of amide intermediates are called nitrilases. Nitrilases are used in conversion reactions (R)-4-chlorine-3-hydroxybutyronitrile into
(R)-4-chlorine-3-hydroxybutyric acid. Afretwords, a spontaneous reaction of cyclisation (R)-4-chlorine-3-hydroxybyric acid into (R)-3-hydroxy-γ-butyrolactone occurs, a versatile chiral building block, often used in synthesis of numerous pharmaceutical polymers and solutions. In this paper, the stability of nitrilase during the synthesis of
(R)-4-chlorine-3-hydroxybutyric acid was monitored. The synthesis of
(R)-4-chlorine-3-hydroxybutyric acid takes place in a batch reactor. The activity of nitrilase at different contrentrations of the substrate, (R)-4-chlorine-3-hydroxybutyronitrile, over a period of 24 hours was measured with the spectrophotometric assay. The experimentally obtained data was compared with those predicted by the mathematical model. It was observed that the activity of nitrilase decreases with time and it was concluded that deactivation of nitrilase occurs. The deactivation constant at different substrate and enzyme concentration was estimated from the obtained experimental data and it was concluded that the initial conditions in the reactor affect the stability of nitrilase