Łódź, dnia 25 sierpień 2017 roku. Dr hab. inż. Zbigniew Draczyński Katedra Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej

Transkrypt

1 Łódź, dnia 25 sierpień 2017 roku Dr hab. inż. Zbigniew Draczyński Katedra Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej Recenzja rozprawy doktorskiej mgr inż. Safandowskiej pt. Fizykochemicznie inicjowane reakcje sieciowania kolagenu rybiego, jego właściwości funkcjonalne oraz zastosowanie do modyfikacji tkanin wełnianych Podstawa opracowania Recenzja rozprawy doktorskiej została opracowana na podstawie zlecenia Dziekana Wydziału Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów Politechniki Łódzkiej, Pani dr hab. inż. Katarzyny Grabowskiej (pismo z dnia r.). Rozprawa doktorska została napisana pod kierunkiem prof. dr hab. Krystyny Pietruchy. 1. Ogólna charakterystyka rozprawy doktorskiej i jej układ Przedstawiona do oceny rozprawa doktorska Pani mgr inż. Marty Safandowskiej nt. Fizykochemicznie inicjowane reakcje sieciowania kolagenu rybiego, jego właściwości funkcjonalne oraz zastosowanie do modyfikacji tkanin wełnianych wpisuje się bezpośrednio w dziedzinę nauki - włókiennictwo. Zdaniem recenzenta przedstawione w pracy zagadnienia obejmują także dziedziny nauki takie jak chemia polimerów oraz inżynieria materiałowa. Wskazuje to na interdyscyplinarność podjętych w pracy badań naukowych. Wykorzystanie polimerów biodegradowalnych w przetwórstwie tworzyw sztucznych, włókiennictwie, inżynierii materiałowej, czy medycynie należy do obecnych trendów światowych zarówno z punktu widzenia nauki, jak i gospodarki. Analizując ogólnoświatowe trendy dotyczące materiałów włókienniczych recenzowana rozprawa doktorska może mieć wpływ na rozwój prac związanych z modyfikacją powierzchni tego rodzaju włókien i zwiększenie ich funkcjonalizacji poprzez nadanie im odpowiednich właściwości z punktu widzenia ich aplikacyjności. Recenzowana praca została podzielona typowo dla tego typu prac na dwie główne części: przeglądu literatury i eksperymentalną wraz z rozdziałem dotyczącym celu pracy oraz wnioskami końcowymi. Jako podstawę do opracowania Doktorantka wykorzystała przegląd bibliograficzny, który obejmuje 182 pozycje literaturowe. Początek pracy stanowi rozdział wprowadzający czytelnika w tematykę badawczą podjętą przez Autorkę. We wstępie Autorka w sposób ogólny przedstawia główny obiekt badań, którym jest kolagen, naturalny polimer występujący we wszystkich tkankach organizmu człowieka i innych kręgowców. W tej części Autorka zwraca uwagę na problemy 1

2 w pozyskiwaniu tego polimeru z tkanek ssaków i wskazuje, jako alternatywę kolagen pozyskiwany z ryb słodkowodnych. Autorka skupiła swoją uwagę na kolagenie pozyskiwanym ze skór tołpygi białej, modyfikacji jego właściwości fizykochemicznych i biologicznych oraz wykorzystania jego nowej postaci w aplikacji, jako środek wykończalniczy wełny nadając jej właściwości bakteriostatyczne. W części pracy dotyczącej przeglądu literaturowego Autorka w rozdziałach zatytułowanych: Współczesne poglądy na budowę i właściwości fizykochemiczne kolagenu, Metody modyfikacji właściwości fizykochemicznych kolagenu, Właściwości fizykochemiczne i możliwości wykorzystania kolagenu rybiego, Zastosowanie kolagenu ssaków bardzo szczegółowo opisała istniejący stan wiedzy o kolagenie, jego właściwościach oraz możliwych obszarów zastosowania. W kolejnej części Autorka przedstawiła podstawowy cel pracy dotyczący wyjaśnienia przebiegu reakcji modyfikacji kolagenu tołpygi, metodami chemicznymi i fizycznymi, oraz wykonania charakterystyki istotnych właściwości zmodyfikowanego kolagenu w porównaniu do kolagenu niepoddanemu modyfikacji. Natomiast szczegółowe cele badawcze obejmowały następujące zagadnienia: 1. Charakterystyka właściwości fizykochemicznych roztworu kolagenu, 2. Wyjaśnienie przebiegu inicjowanych dehydrotermicznie (DHT) oraz chemicznie za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo) karbodiimidu (EDC), aldehydu glutarowego (GTA) i 2,3-dialdehydu celulozy (DAC) reakcji sieciowania kolagenu, 3. Ocena struktury, właściwości termicznych i termomechanicznych, porowatości, hydrofilowości oraz odporności na degradację biologiczną zmodyfikowanego kolagenu. Autorka w tej części zwróciła uwagę na fakt, iż szczepienie kolagenu na tkaninach wełnianych nie jest na wystarczającym poziomie poznane i opisane w literaturze naukowej. Tak sprecyzowane cele pracy pozwoliły Autorce postawić następujące tezy: Reakcje modyfikacji kolagenu, inicjowane metodami chemicznymi i fizycznymi, stwarzają możliwość poprawy parametrów wytrzymałościowych, stabilności termicznej i odporności biologicznej kolagenu ze skór tołpygi białej. Przewiduje się, że enzymatycznie zaktywowane grupy funkcyjne matryc wełnianych umożliwią zaszczepienie kolagenu. Jeżeli możliwe będzie zaszczepienie kolagenu na wełnie to metoda barwienia Sirius Red pozwoli na szybkie i proste oznaczenie kolagenu na powierzchni zmodyfikowanych matryc wełnianych. Część doświadczalna została podzielona na rozdziały dotyczące stosowanych materiałów, metod badawczych oraz omówieniu wyników badań dotyczących roztworów kolagenu, struktury i reakcji sieciowania kolagenu, oznaczeniu właściwości fizykochemicznych i biologicznych zmodyfikowanych folii kolagenowych oraz określeniu właściwości funkcjonalnych zmodyfikowanej wełny. 2

3 W ostatnich rozdziałach pracy Doktorantka przedstawiła podsumowanie i wnioski, będące wynikiem całości badań przeprowadzonych w części eksperymentalnej. Tak, jak już wspomniano wcześniej układ pracy jest typowy dla rozpraw doktorskich z zakresu nauk technicznych, a tytuł koreluje z postawioną tezą badawczą, celem pracy oraz jej treścią. 2. Ocena merytoryczna poszczególnych rozdziałów pracy Biorąc pod uwagę, iż przedstawiona do oceny praca składa się z dwóch zasadniczych części, a mianowicie teoretycznej (przeglądu literatury) oraz eksperymentalnej, recenzja merytoryczna poszczególnych rozdziałów pracy została wykonana przy zachowaniu niniejszego podziału Ocena części teoretycznej W rozdziale 2 (pierwszy rozdział części teoretycznej) składający się z trzech podrozdziałów Autorka przedstawia wiedzę o kolagenie od mechanizmu jego biosyntezy, składu i struktury kolagenu, typów kolagenu z podziałem gdzie dany typ występuje w organach człowieka. W kolejnym podrozdziale Doktorantka przedstawiła istniejący stan wiedzy dotyczący metod modyfikacji właściwości fizykochemicznych kolagenu stosując metody chemiczne z zastosowaniem aldehydów, izocyjanianów, epoksydów, genipiny, azydkami acylowymi i karbodiimidami. Natomiast w metodach fizycznych Autorka wskazała promieniowanie jonizujące, promieniowanie UV i obróbkę dehydrotermiczną. Metody te są najczęściej stosowanymi sposobami fizycznego sieciowania kolagenu. Kolejną metodą opisaną przez Autorkę jest metoda sieciowania z wykorzystaniem obróbki enzymatycznej. W kolejnych dwóch rozdziałach Autorka przedstawiła właściwości fizykochemiczne i możliwości wykorzystania kolagenu rybiego jako nie wykazującego ryzyka transmisji czynników patogennych z tkanek na człowieka takich jak BSE, TSE oraz obszary zastosowania kolagenu ssaków. Zdaniem recenzenta zaproponowane przez Doktorantkę podrozdziały są właściwie dobrane pod względem merytorycznym do zakresu pracy i stanowią podstawę wiedzy dotyczącą obiektu badań. Jednakże analizując poszczególne podrozdziały można dopatrzeć się pewnych drobnych błędów edytorskich. Na rysunku 3 gdzie Doktorantka przedstawia schemat wiązań sieciujących kolagen brak jest pokazania, iż kolagen jest polimerem. Klasycznie na rysunkach przedstawiających polimer pokazuje się strukturę meru ograniczonego nawiasem najczęściej kwadratowym i wskazaniem indeksu n, który odzwierciedla stopień polimeryzacji. Podobna sytuacja ma miejsce na rysunku 4, rysunku 6. W rozdziale dotyczącym metod modyfikacji właściwości fizykochemicznych kolagenu w podrozdziale metody chemiczne Autorka opisując reakcje z wykorzystaniem karbodiimidów, używa stwierdzenia inicjuje tworzenie wiązań amidowych w kolagenie pomiędzy grupami karboksylowymi i aminowymi, w chemii polimerów słowo inicjowanie stosuje się do określenia rozpoczęcia procesu łańcuchowego, natomiast w tym przypadku karbodiimid pełni rolę katalizatora reakcji tworzenia wiązania amidowego. 3

4 Oceniając całościowo przygotowaną część teoretyczną należy uznać, iż została ona przygotowana w sposób właściwy, adekwatny do rangi przedłożonej pracy. Jednakże jak w przypadku każdej pracy można dostrzec pewne niedociągnięcia, które jednak nie umniejszają wartości opiniowanej części teoretycznej Ocena części eksperymentalnej Autorka część eksperymentalną pracy podzieliła na trzy rozdziały: część doświadczalną, wyniki badań i ich omówienie oraz wnioski. Część doświadczalną stanowią trzy rozdziały zawierające opis: materiałów do badań, metodykę badawczą, analizę statystyczną uzyskanych wyników. Część zatytułowana jako wyniki badań i ich omówienie stanowią cztery rozdziały dotyczące charakterystyki roztworów kolagenu, struktury i reakcji sieciowania kolagenu, właściwości fizykochemicznych i biologicznych zmodyfikowanych folii kolagenowych, właściwości funkcjonalnych zmodyfikowanej wełny. Doktorantka rozpoczyna od przedstawienia stosowanych materiałów do badań i metod badawczych. Odnosząc się do formy redaktorskiej przedstawionych materiałów brakuje zdaniem recenzenta spisu stosowanych odczynników. W metodyce badawczej Pani mgr inż. Marta Safandowska dość precyzyjnie przedstawiła stosowane metody charakteryzujące właściwości fizykochemiczne stosowanych roztworów wyjściowego kolagenu rybiego, kolagenu modyfikowanego oraz wyrobu końcowego wełna-kolagen. Rozdział 5 pracy zatytułowany Wyniki badań i ich omówienie stanowi najważniejszą część recenzowanej pracy. W poszczególnych podrozdziałach Doktorantka przedstawia zarówno metodykę badań trzech podstawowych parametrów kolagenu, takich jak kinetyka denaturacji, skład aminokwasowy oraz skład podjednostkowy. Analizując treść rozdziału Kinetyka denaturacji Autorka przedstawia zmiany lepkości właściwej roztworu kolagenu w funkcji temperatury. Zdaniem recenzenta kinetyka dotyczy zmian pewnych cech układu reakcyjnego w czasie, dlatego też wydaje się, iż bardziej właściwym tytułem być powinno Temperatura denaturacji. W rozdziale Reakcje sieciowania autorka używa Modyfikacja kolagenu za pomocą EDC,. Zdaniem recenzenta jest to zbyt duży skrót myślowy gdyż EDC jak to jest podane na rysunku 21 pełni rolę katalizatora, a nie środka modyfikującego w końcowym efekcie. W tym samym zdaniu Autorka używa formy dehydrotermiczne traktowanie, co jest niezbyt właściwym tłumaczeniem z języka angielskiego, zdaniem recenzenta powinno być dehydrotermiczna obróbka. W tym rozdziale podobnie jak to miało miejsce w części literaturowej Autorka nie ustrzegła się błędów edytorskich w tworzeniu schematu reakcji chemicznej (rysunek 21 i rysunek 22) nie wskazując polimerowego charakteru łańcucha kolagenu oraz dialdehydu celulozy. W rozdziale 5.4 podrozdziale Autorka podobnie jak we wcześniejszych rozdziałach zamiennie stosuje formę wełny (tekst w rozdziale) oraz włókna wełny (nazwa próbki w tabeli 10) dla tej samej formy, domniemanej - luźnych kłębków, zdaniem recenzenta stosowanie formy włókna wełny jest bardziej właściwe i w pełni oddaje postać obiektu badań tym bardziej, że Doktorantka również modyfikowała tkaninę wełnianą, którą scharakteryzowała we wcześniejszej części pracy. 4

5 Analizując przedstawioną część eksperymentalną należy podkreślić, iż Doktorantka posiada dużą wiedzę z zakresu chemii kolagenu, metod jego chemicznej i fizycznej modyfikacji, pełnej charakterystyki oraz wykorzystania tego polimeru, jako modyfikatora wyrobów wełnianych. Jednocześnie przeprowadzone badania umożliwiły Pani mgr inż. Marcie Safandowskiej weryfikację postawionych tez badawczych. Całość części eksperymentalnej wpływa niewątpliwie na rozwój zagadnień związanych przede wszystkim z metodami modyfikacji kolagenu oraz wykorzystania jego właściwości bakteriostatycznych w modyfikacji powierzchni wyrobów wełnianych, co wpisuje się bezpośrednio w światowe trendy dotyczące stosowania naturalnych substancji w chemicznej obróbce wyrobów włókienniczych. 3. Podsumowanie i wniosek końcowy Przedstawiona do oceny rozprawa doktorska mgr inż. Marty Safandowskiej nt. Fizykochemicznie inicjowane reakcje sieciowania kolagenu rybiego, jego właściwości funkcjonalne oraz zastosowanie do modyfikacji tkanin wełnianych dotyczy oryginalnych zagadnień związanych z opracowaniem modyfikacji włókien i wyrobów wełnianych w postaci tkaniny, w wyniku której wyroby te nabywają właściwości bakteriostatyczne. Niewątpliwie przeprowadzone badania stanowią wartość dodaną do poszerzenia wiedzy z zakresu modyfikacji włókienniczych wyrobów z wełny. Przedstawione uwagi i wykazane niewielkie mankamenty recenzowanej pracy doktorskiej nie umniejszają jej walorów poznawczych. Wniosek końcowy: Podsumowując przedstawioną do recenzji pracę doktorską oraz wymogi Ustawy z dnia 14 marca 2003 roku (Dz.U. Nr 65, poz. 595 z późniejszymi zmianami) uważam, iż praca Pani mgr inż. Marty Safandowskiej spełnia wymogi powyższej Ustawy i wnioskuję do Rady Wydziału Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów o dopuszczenie Doktorantki do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Dr hab. inż. Zbigniew Draczyński 5