Preparation and characterization of polyhydroxybutyrate-based particles

Tato bakalářská práce se zabývá přípravou částic s modifikovaným povrchem na bázi poly 3 hydroxybutyrátu a následnou charakterizací jak upravených, tak neupravených částic. Částice se zkoumaly s vidinou budoucího nahrazení za nerozložitelné komoditní mikroplasty v kosmetickém průmyslu, jelikož jsou schopné biodegradace. Na povrchovou úpravu byly použity tyto chemikálie: roztok stearátu zinečnatého, lipáza, hydrofobní silan (hexadecyltrimethoxysilan) a kationický surfaktant. Posléze se studovaly vlastnosti vzniklých modifikovaných částic ve srovnání s neupraveným poly-3-hydroxybutyrátem a s práškem na bázi polyuretanu, který se používá nyní v kosmetickém průmyslu, a proto nám sloužil jako standard pro senzorickou analýzu. Všechny vzorky byly podrobeny SEM a EDS analýze, FTIR spektroskopii a senzorické analýze. Dále se pak měřila: smáčivost, sypná hmotnost a distribuce velikosti částic laserovou difrakcí. Smáčivost se měřila na slisovaných tabletách z prášků pomocí statických kontaktních úhlů. Bylo zjištěno, že se zvýšila hydrofobicita u částic upravených silanem a stearátem zinečnatým, zatímco u částic upravených kationickým surfaktantem se zvýšila hydrofilita. Výsledky naměřené jak z kontaktních úhlů, tak i z dalších analýz nás vedly k závěru, že povrchová úprava lipázou nebyla úspěšná. Senzorická analýza ukázala, že povrchové úpravy neměly vliv na zhoršení senzorických vlastností oproti původnímu neupravenému PHB prášku. Dále pak že neškolený hodnotitel nepozná rozdíly v příjemnosti mezi vzorky, proto je můžeme považovat za stejně příjemné jako námi určený standard.This bachelor's thesis deals with the preparation of particles with a modified surface based on poly 3 hydroxybutyrate and the subsequent characterization of both modified and untreated particles. The particles were examined with a vision for future replacement for non degradable commodity microplastics in the cosmetics industry, as they are capable of biodegradation. The following chemicals were used for surface treatment: zinc stearate solution, lipase, hydrophobic silane (hexadecyltrimethoxysilane) and cationic surfactant. Next, the properties of the resulting modified particles were studied in comparison with unmodified poly 3 hydroxybutyrate and polyurethane-based powder, which is currently used in the cosmetic industry, and therefore served as a standard for sensory analysis. All samples were subjected to SEM and EDS analysis, FTIR spectroscopy and sensory analysis. Then, the following properties were measured: wettability, bulk density and particle size distribution by laser diffraction. Wettability was measured on compressed tablets from the powders using static contact angles. It was found that the hydrophobicity of particles treated with silane and zinc stearate increased, whereas the particles treated with cationic surfactant increased in hydrophilicity. The results measured from the contact angle and other analyses led to the conclusion that the surface treatment with lipase was not successful. Sensory analysis showed that the surface treatments did not affect the deterioration of the sensory properties compared to the original untreated PHB powder and that an untrained evaluator cannot tell the differences in pleasantness between the samples therefore, we can consider them as pleasant as the standard we determined.