Abstrakt
Zbytková biomasa je obnovitelný a levný zdroj různých sloučenin s vysokou přidanou hodnotou, které se používají v různých aplikacích. Jedním z potenciálních využití biomasy je produkce různých nanočástic (NP), jako jsou kvantové tečky uhlíku (CQD), které se vyznačují biokompatibilitou, nízkou nebo žádnou toxicitou, dlouhou životností, velkým povrchem, dobrou vodivostí a dobrou světelnou absorpcí. Díky všem těmto vlastnostem jsou dobře využitelné v environmentálních a lékařských aplikacích. V rámci lékařských aplikací se jedná o transport biomolekul, jako jsou léky, proteiny, nukleové kyseliny (RNA, DNA) atd.
Hlavním cílem tohoto výzkumu je zhodnotit účinek a) typu zbytkové biomasy použité pro výrobu CQD; b) podmínek předúpravy aplikovaných na suroviny (zpracování dusíkem a sonikace) a c) použití podkritických podmínek mezi 5 a 50 bary v hydrotermálním zpracování používaném během výrobního procesu; na texturní, morfologické, strukturální a povrchové chemické vlastnosti CQD a NP vyplývajících z funkcionalizace CQD na biomolekuly. Pro syntézu budou brány v úvahu čtyři zdroje zbytkové biomasy (rýžová sláma, kávové slupky, odpad z produkce manga a citronového éterického oleje) pro vyhodnocení různých podmínek pro získání CQD během hydrotermální karbonizace (teplota a tlaky mezi 5 a 50 bar, čas) a mikrovln (čas), jakož i předúpravy plynným dusíkem a sonikací. Suroviny a uhlíkové kvantové tečky budou pečlivě charakterizovány (fyzisorpce, TEM, HD-SEM, UV-Vis spektroskopie, dynamická velikost částic/Z potenciál, TGA, elektrochemická analýza atd.). Na základě jejich charakteristik a toxicity (studované in vitro na buněčných kulturách) budou vybrány nejlepší materiály, které budou použity k vytvoření nanostruktur CQD/biomolekul. Modelovými biomolekulami pro studium budou monopeptid, dipeptid a nukleové kyseliny (DNA a RNA) různých párů bází. Funkcionalizace CQD na biomolekuly bude ověřena mikroskopií atomárních sil, hmotnostní spektrometrií (MALDI-TOF-TOF) a/nebo kvantitativní PCR v reálném čase.