|
|
3D tisk keramických kostních náhrad s rozdílnou vnitřní stavbou
Novotná, Lenka ; Sekora, Jiří (oponent) ; Provazník, Ivo (vedoucí práce)
Porézní biokeramické materiály se jeví být slibné jako dočasné kostní náhrady pro regeneraci kostní tkáně. Zatímco chemické složení ovlivňuje biokompatibilitu, vnitřní struktura je klíčová pro penetraci buněk, difuzi živin, vaskularizaci, vrůstání kosti; a zásadně ovlivňuje mechanické vlastnosti implantátu. Trojrozměrný tisk umožňuje připravit téměř libovolné struktury a nezávisle tak studovat jejich vliv. Zadáním bakalářské práce bylo prostudovat a 3D tiskem připravit keramické kostní náhrady s rozdílnou vnitřní strukturou. Práce je rozdělena do 8 kapitol. První čtyři kapitoly stručně shrnují současný stav poznání v následujících oblastech: stavba kosti, požadavky kladené na syntetické kostní náhrady, vnitřní stavba kostních náhrad a způsoby jejich přípravy s ůrazem na 3D tisk. Zbylé kapitoly tvoří experimentální část, kde byla nejdříve analyzovaná mikro/makro struktura myší kostry. Na základě naměřené velikosti pórů (50 200 m) a dle literární rešerše bylo namodelováno 16 struktur majících rozdílný tvar, zakřivení a velikost pórů. Struktury byly vytištěny pomocí stereolitografie z disperze obsahující fosforečnan vápenatý. Slinuté keramické kostní náhrady měly z hlediska tkáňového inženýrství ideální strukturu, obsahovaly jak propojené makropóry (do 500 m), tak i mikropóry (3 m). Výsledky potvrzují, že stereolitografie je vhodná, a oproti jiným technikám relativně přesná metoda, pro přípravu scaffoldů majících rozličnou vnitřní stavbu. Na strukturách vytištěných pomocí stereolitografu bude v budoucnu možné nezávisle studovat jednotlivé parametry ovlivňující chování náhrad v těle a posunout tak poznání v oblasti léčby rozsáhlých poškození kostry.
|
|
|
Effect of bioceramic additives on morphology, physical and biological properties of collagen scaffolds for bone tissue engineering
Klieštiková, Nikola ; Poláček, Petr (oponent) ; Brtníková, Jana (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with preparation of three-dimensional porous collagen composite scaffolds for bone tissue engineering and study of the effect of addition of bioceramic particles on morphological, biomechanical and biological properties. Theoretical part describes biomaterials and bioceramic particles used for scaffolds in bone tissue engineering and their fabrications method. As for experimental part, samples were prepared by the freeze-drying method. As tested material, type I collagen from porcine and bovine sources was combined with hydroxyapatite and mixture of -tricalcium phosphate and -tricalcium phosphate in ratios 1 : 1, 1 : 2 and 2 : 1. The effect of bioceramics solubility and particle sizes on scaffolds morphology, biomechanics and biocompatibility was evaluated. Addition of bioceramic particles changed the morphology of the samples. The pore size decreased, whereas the porosity was nearly the same in all tested samples. Bioceramic particles also made the collagen matrix of the scaffolds less hydrophilic, moreover they stabilized the scaffolds against the effect of enzymatic degradation. The biomechanical properties of the samples were tested in both dry and hydrated state. In dry state, the pure bovine collagen scaffolds reached the highest compressive strength, contrary in hydrated state, the samples containing bioceramic particles reached the highest value. None of the samples was cytotoxic and the most preferable environment for cell adhesion and proliferation was in the pure bovine collagen scaffolds and also in the composite scaffolds with ratio HAp : -TCP : 1 : 1.
|
|
|
The effect of salts on the hydrolytic stability of biopolymer carriers with antibacterial substances
Tertinská, Martina ; Brtníková, Jana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
This diploma thesis deals with observing the effects of salt on the stability of biopolymer carriers made of protein and polysaccharide. The theoretical part is concerned with biomaterials and materials for sample preparation and also deals with the current situation of treatment of infected wounds with various materials. Within the experimental part, the carriers were prepared in two different buffers with different concentrations of sodium chloride in order to stabilize bioactive proteins, peptides or enzymes generally used for carrier entrapment. In every series of samples there were prepared both crosslinked and non-crosslinked samples. Properties like hydrolytic stability and swelling ratio were tested and the effect of salt concentration on sample stability was observed. Since the optimal salt concentration has been established, antibacterial enzyme was entrapped into all carriers and its release was monitored. Whereas at non-crosslinked samples significant differences between salt and salt-free samples both stability and enzyme release have been monitored, at crosslinked samples the differences were neglectable. However, in all cases the enzyme released from foamed samples according to first order kinetics, which is concentration dependent. Based on the results from disk diffusion test provided on different strains of S. aureus, the concentration of 325 mg/ml, have been chosen for my further work. Prepared carriers with antibacterial enzyme could be used as both- fast or prolonged releasing wound dressings for Staphylococcus aureus or methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infected tissue.
|
|
|
Compatibility of piezoelectric semicrystalline polymerand osteoblastic cells
Havlíková, Tereza
For the improvement of tissue regeneration,functional polymer scaffolds that can mimic the extracellularmatrix of human tissue are extremely desirable. Depending on thetissue that the scaffolds are intended to resemble, these scaffoldsmust satisfy highly precise requirements such as non-toxicity orfibrous structure. High piezoelectricity and hydrophilicity alsoproved to have convenient effects. Due to their innate capability tocreate surface charges under mechanical stress, piezoelectricmaterials such as polyvinylidene fluoride (PVDF) become excellentcandidates for creating functional scaffolds. It is desired for PVDFto also have hydrophilic properties. Otherwise, it could preventadequate cell adhesion and growth necessary for the constructionof biomimetic scaffolds. For this study, electrospinned PVDFnanofibers covered by human or mouse osteoblasts were subjectedto Raman spectroscopy, measurement of the contact angle of theliquid wettability on the sample surface to observe hydrophobicityand hydrophilicity, and scanning electron microscopy (SEM) toassess properties of the material in relation to oxygen plasmatreatment.
|
|
|
Regenerace kosti a její analýza
Tesařová, Adéla ; Hovořáková, Mária (vedoucí práce) ; Zahradníček, Oldřich (oponent)
Regenerace kostí může probíhat celý život jako přirozený proces (remodelace) nebo na základě traumatu, kdy dochází k hojení zlomenin, u kterých je poškozená nebo chybějící část nahrazovaná novou tkání. Cílem mé bakalářské práce bylo vytvořit literární rešerši k problematice kostní regenerace. Úvodní část se věnuje kosti jako takové - její stavbě a procesu novotvorby (osifikaci) a remodelace. Následující část popisuje některé z metod používaných k podpoře regenerace kostní tkáně při terapii - vybrané typy nosičů a také molekul, které v regeneraci hrají důležitou roli a jsou součástí používaných nosičů či terapií. V závěru práce jsou popsány základní metody používané k analýze kostní regenerace a poskytují nám pohled na úspěšnost testovaných terapeutických přístupů, jak dobře se kost hojí a jak jsou tedy použité metody efektivní. Bakalářská práce byla zpracována formou literární rešerše.
|
|
|
Optimalizace biokompozitu na bázi poly(3-hydroxybutyrátu) s ohledem na tisknutelnost a mechanické vlastnosti
Chaloupková, Kateřina ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Předkládaná práce se věnuje přípravě a optimalizaci biokompatibilního materiálu na bázi poly(3-hydroxybutyrátu). Dalšími složkami připravených vzorků jsou poly(kyselina mléčná), hydroxyapatit a komerční změkčovadlo Syncroflex3114. Jednotlivé složky byly vybrány na základě jejich biokompatibility a vlastností potenciálně využitelných v tkáňovém inženýrství. Obsahem teoretické části práce je zpracování obecného přehledu kostní tkáně a rešerše materiálů využívaných v regeneraci kostí. Část práce se také věnuje problematice scaffoldů. Součástí experimentální práce je plánovaný experiment, který slouží k optimalizaci směsi s ohledem na tisknutelnost a mechanické vlastnosti. Prvním krokem je příprava vzorků na základě navržených podmínek a jejich následné zpracování do formy filamentu s přesným průměrem 1,75 mm pro 3D tisk metodou modelování depozicí taveniny. Z připravených filamentů byla vytištěna testovací tělesa pro následující experimenty: teplotní věž, měření warping koeficientu, ohybová a tlaková zkouška. Data z těchto experimentů byla zpracována pomocí matematického modelu do formy rovnic a grafů, které znázorňují vliv složek materiálu na měřenou veličinu. Bylo zjištěno, že nejvýznamněji vlastnosti ovlivňuje množství změkčovadla ve vzorku. Tento vliv je ve všech případech negativní a zhoršuje vybrané hodnocené vlastnosti materiálu. Výsledkem plánovaného experimentu je také receptura optimalizovaná na co nejlepší tisknutelnost a mechanické vlastnosti (ohybový modul 3,3 GPa a tlakový modul 2,3 GPa). S ohledem na potenciální aplikaci materiálu ve tkáňovém inženýrství kostí byly pro vybrané vzorky provedeny první screeningové testy urychlené biodegradace. Výsledky urychlené degradace nejsou jednoznačné a je nutná jejich další optimalizace. Současně s diplomovou prací probíhalo biologické testování nosičů vytištěných na 3D tiskárně z vybraných připravených materiálů. Všechny testované vzorky byly shledány jako biokompatibilní.
|
|
|
Kompozitní pěnové nosiče pro tkáňové inženýrství kostí
Kuntová, Henrieta ; Rampichová, Michala (vedoucí práce) ; Krulová, Magdaléna (oponent)
Cílem mé práce bylo představit rychle se rozvíjející odvětví tkáňového inženýrství se zaměřením na regeneraci kosti. Tkáňové inženýrství představuje jednu z možných alternativ budoucí léčby kostních defektů způsobených úrazy a degenarativními onemocněními. Vzhledem k faktu, že současné způsoby léčby nejsou vždy optimální a vzhledem k rostoucí poptávce po transplantaci kostní tkáně mnoho laboratoří se snaží najít řešení pomocí speciálně připravených nosičů. Dnešním předmětem zájmu jsou kompozitní nosiče vzniklé převážně kombinacemi keramických a polymerních materiálů. Výhodou kompozitů je, že spojují elasticitu a tažnost polymeru s bioaktivitou a mechanickou tvrdostí keramiky, jejich spojením jsou eliminovány nevýhody každého z jednotlivých materiálů. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Explorace chemického prostoru za pomoci scaffold hoppingu
Mikeš, Marek ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Krivák, Radoslav (oponent)
Práce vychází ze SW projektu Molpher, který vznikl jako klient-server aplikace pro hledání cesty v chemickém prostoru mezi dvěmi vstupními molekulami. Cílem diplomové práce bylo rozšířit funkcionalitu o techniku scaffold hopping, kdy je molekula reprezentována zjednodušenou formou (scaffoldem). Bylo potřeba definovat několik úrovní granularity daných scaffoldů a pro každou úroveň morfovací operátory. Serverová část aplikace byla upravena, aby se neporušila silná paralelizace. Součástí práce je i experimentální ověření schopnosti nalezení cesty mezi dvojicí molekul s touto funkcionalitou a bez ní. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Biomechanická reflexe scaffoldu na mechanické zatěžování
Anděrová, Jana ; Jelen, Karel (vedoucí práce) ; Amler, Evžen (oponent)
Cílem práce je detekce parametrů mechanických vlastností scaffoldů sledováním jejich odezvy na definované vnější mechanické zatížení. První část práce stručně uvádí poznatky o požadovaných vlastností scaffoldů, jeiich výrobě a faktorům ovlivňujících výrobu. Praktická část práce se pak zabývá měřením, zpracováním a vyhodnocením dat na základě vlastní vytvořené metodiky. Na základě dosažených výsledků lze v této fázi výzkumu potvrdit, že scaffoldy mají viskoelastický respektive viskoplastický charakter a jejich odezva je závislá na velikosti deformace, stavu hydratace, poměru roztoků a době síťování. Klíčová slova: scaffold, tahová zkouška, reologický model
|
|
|
Analýza strukturálních změn nanovlákenných scaffoldů vzhledem k jejich relativnímu prodloužení
Morávek, Martin ; Lopot, František (vedoucí práce) ; Hadraba, Daniel (oponent)
Cílem práce bylo nalézt vhodnou metodu pro hodnocení strukturálních změn scaffoldů vlivem působení vnější mechanické zátěže a ověřit platnost hypotéz, které předpokládají změnu směrovosti vláken a také zužování vláken v závislosti na protažení scaffoldu. Předpoklady formulované ve třech hypotézách byly prověřeny na scaffoldu s povrchovou úpravou plazmováním a na scaffoldu bez povrchové úpravy plazmováním. Ke zkoumání strukturálních změn bylo využito snímání povrchu scaffoldu pomocí elektronového mikroskopu. Vzniklé snímky byly dále zpracovávány pomocí automatické softwarové obrazové analýzy a získaná data statisticky vyhodnocována. Výsledkem experimentu je popis použité metodiky, kterou lze v budoucnu uplatnit k rozsáhlejším studiím. Bylo zjištěno, že u zkoumaných scaffoldů vlivem vnější mechanické zátěži dochází ke směrování vláken ve směru tahu. Dále bylo zjištěno, že průměrná tloušťka vláken se nemění. Výsledky práce dávají vhled do problematiky hodnocení strukturálních změn scaffoldů vlivem působení vnější mechanické zátěže a otvírají možnosti pro hlubší a cílenější zkoumání této problematiky. Klíčová slova: scaffold, obrazová analýza, směrovost vláken, tloušťka vláken.
|
host ::
RSS.