|
|
Adheze, růst a diferenciace kostních buněk na materiálech vyvíjených pro kostní implantáty
Doubková, Martina ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Filová, Eva (oponent)
Práce se zaměřuje na testování a vylepšování biomateriálů ze slitiny Ti-6Al-4V ELI, nejčastěji biomedicínsky používané slitiny titanu (především v ortopedii a stomatologii), a to ve spolupráci s vědeckými ústavy a společnostmi zabývajícími se jejich vývojem. Vzorky Ti-6Al-4V ELI byly upravené metodou plazmatické elektrolytické oxidace (PEO) v elektrolytech různých složení pro vytvoření homogenní povrchové vrstvy TiO2. Ke studiu interakce buněk s materiálem in vitro byly zvoleny buňky lidské buněčné linie osteoblastů Saos-2. Byla hodnocena iniciální adheze buněk, jejich rozprostření, morfologie, populační hustota, viabilita, depozice vápníku a exprese vybraných markerů osteogeneze, jako je kolagen typu I, alkalická fosfatáza a osteokalcin. Chování buněk je korelováno s fyzikálními a chemickými vlastnostmi povrchu vzorků, jako je např. topografie, drsnost, smáčivost a chemické složení povrchových vrstev. Výsledky jsou porovnávány s daty získanými na kontrolních nemodifikovaných vzorcích slitiny, a rovněž na standardních kultivačních materiálech, jako jsou dna kultivační polystyrénové jamky a mikroskopická krycí skla. Cílem práce je zhodnotit, který z prezentovaných modifikovaných vzorků se nejlépe hodí pro použití v dočasných ortopedických implantátech. Klíčová slova: Ti-6Al-4V, kostní implantáty,...
|
|
|
Adhesion, growth and differentiation of skin cells on nanofibrous polymer membranes
Pajorová, Júlia ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Eckhardt, Adam (oponent)
Naša práca má prínos pre tkanivové inžinierstvo, a to hlavne v oblasti konštrukcie vhodnej náhrady pre regeneráciu kožných defektov. Zároveň prináša hodnotné poznatky pre základný výskum molekulárnych mechanizmov adhézie, proliferácie, fenotypovej maturácie buniek a kontroly správania buniek prostredníctvom extracelulárnej matrix (ECM), ktorú predstavuje synteticky vyrábaný nanovlákenný materiál. Nanovlákenná membrána z poly(laktid-ko- glykolidu) (PLGA) bola pripravovaná metódou zvlákňovania bez použitia injekčnej striekačky. Tieto membrány boli následne modifikované biomolekulami sprostredkujúcimi adhéziu buniek, ako je kolagén, fibronektín a fibrín, za účelom zvýšenia ich afinity pre bunky. Na týchto nanovlákených membránach bola následne stanovená miera adhézie, rastu a diferenciácie keratinocytov línie HaCaT a ľudských dermálnych fibroblastov, tj. hlavných buniek nachádzajúcich sa v epidermis a dermis. Výsledky ukázali, že membrány modifikované fibrínovou vrstvou zlepšovali adhéziu a rast ľudských dermálnych fibroblastov, zatiaľ čo kolagén na povrchu materiálu stimuloval adhéziu a proliferáciu keratinocytov línie HaCaT. Fibrín navyše zlepšoval u fibroblastov produkciu kolagénu I, ktorý je hlavnou súčasťou ECM v prirodzenej koži. Fibronektín obecne zlepšoval adhéziu buniek na membránu. Na...
|
|
|
The Growth of vascular and skin cells on polymer materials for tissue engineering
Bačáková, Markéta ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Smetana, Karel (oponent) ; Daniel, Matej (oponent)
Souhrn Cílem tkáňového inženýrství je vytvořit náhradu cévy nebo kůže, která by byla schopna co nejlépe simulovat funkce původní tkáně. Základem tkáňové náhrady je biomateriál o vhodné struktuře, fyzikálních a chemických vlastnostech, které zajistí úspěšnou implantaci náhrady do organismu a její kolonizaci buňkami. Vlastnosti biomateriálu významně ovlivňují adhezi, růst, diferenciaci a fenotypickou maturaci buněk. Většina biomateriálů užívaných pro konstrukci tkáňových náhrad nemá vhodné vlastnosti pro jejich úspěšnou kolonizaci buňkami. Tato dizertační práce se zaměřuje na modifikace biomateriálů s potenciálním využitím v tkáňovém inženýrství cévní a kožní tkáně. Cílem je zlepšit povrchové vlastnosti materiálů, a tím podpořit adhesi a růst buněk. Jednou z modifikací, která byla použita pro úpravu povrchových vlastností polyethylenu, byla modifikace v argonovém plasmatu. Na povrch polyethylenu ozářený plasmatem byly následně roubovány bioaktivní molekuly. Modifikace v plasmatu výrazně zlepšila rozprostření, proliferaci a fenotypickou maturaci hladkých svalových buněk cévní stěny. Gly a polyethylenglykol (PEG), naroubované na ozářený povrch materiálu, dále podpořily především rozprostření buněk a formování fokálních adhezních plaků, zatímco bovinní sérový albumin (BSA) a BSA s uhlíkovými nanočásticemi...
|
|
|
Role endotelových a cévních hladkých svalových buněk ve vzniku, rozvoji a terapii cévních onemocnění
Chlupáč, Jaroslav ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Piťha, Jan (oponent) ; Sedmera, David (oponent)
Úvod: Cévní chirurgie čelí nedostatku vhodných materiálů k bypassu. Syntetické cévní protézy zahrnují polyetylén tereftalát (PET) and expandovaný polytetrafluoroetylén (ePTFE). Jako cévní náhrady o malém průsvitu (< 6 mm) však podléhají trombóze díky absenci endotelové výstelky. Cílem práce bylo modifikovat PET cévních protézy adhezními povrchy tkáňového inženýrství a zlepšit jejich biokompatibilitu pro cévní hladké svalové buňky (HSB) a endotelové buňky (EB). Metodika: Použili jsme protein krevní srážlivosti fibrin (Fb) a proteiny extracelulární matrix kolagen (Co), laminin (LM) a fibronektin (FN). Připravili jsme povrchy: Co, Co/LM, Co/FN, Co/Fb, Co/Fb/FN a provedli experimenty s buněčnými kulturami: 1. planární statické, 2. planární dynamické, simulující krevní proud, 3. tubulární dynamické a 4. implantace laboratornímu praseti. Výsledky: Růst EB a HSB na komerčních protézách (ePTFE, PET a PET/Co) byl omezený. Růst obou typů buněk byl nižší na PET/Co než na PET. Po modifikaci proteiny dosáhly EB nejvyšších počtů na PET/Co a PET/Co +Co/Fb. Nebyl rozdíl v hustotě HSB na různých površích. Finální počet HSB byl vyšší než EB, ale nikoli významně na PET/Co a PET/Co +Co/Fb. Impregnace PET vstřebatelnými kopolymery snížila růst EB, následné pokrytí proteiny jej zvýšilo, zejména na Fb vzorcích. Při...
|
|
|
Využití kmenových buněk v inženýrství kostní tkáně
Kročilová, Nikola ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Eckhardt, Adam (oponent)
Problémy spojené s pohybovým aparátem, ať už se jedná o vrozené vady, fraktury, opotřebení věkem či poškození kostní tkáně vlivem zánětlivých a nádorových onemocnění, v ortopedii neustále přibývají. Ne vždy je kostní tkáň schopna dostatečné regenerace pro udržení její fyziologické funkce v organismu. Z tohoto důvodu je použití kostních náhrad nezbytné a v dnešní době již zcela běžné. I navzdory intenzivnímu výzkumu a testování celé řady potenciálních biomateriálů a jejich kombinací, je použítití kovových materiálů pro výrobu kostních implantátů dnes zlatým standardem. Ke komerčně používaným kovovým materiálům patří slitina titanu Ti-6Al-4V, která je známá svou vysokou mechanickou a chemickou odolností a dobrou biokompatibilitou. Pro dobré přijetí kostního implantátu organismem pacienta je klíčová jeho schopnost osteointegrace do okolní kostní tkáně. Tato schopnost, je zejména v případě kovů, velmi dobře ovlivnitelná povrchovou strukturou materiálu. Jak známo z předchozích studií, povrchová topografie materiálu je důležitým faktorem ovlivňujícím adhezi a proliferaci kostních buněk, a tyto buňky jsou schopné velmi dobře rozlišovat mezi různými stupni drsnosti materiálu. Z tohoto důvodu jsme se i my zaměřili na studium vlivu povrchových úprav kovových materiálů (tj. drsnosti, smáčivosti a polarity) k...
|
|
|
The biocompatibility and potential cytotoxicity of materials for joint replacement manufacturing and coating
Kopová, Ivana ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (oponent) ; Jendelová, Pavla (oponent)
V súčasnosti používané totálne endoprotézy kĺbov majú niekoľko nedostatkov vrátane príliš veľkej tuhosti kovového materiálu, nedostatočnej integrácie implantátu do kosti a vysokej miery opotrebovania či korózie. To má za následok úbytok kostnej hmoty a následné aseptické uvoľnenie protézy s nutnosťou ďalšieho chirurgického zákroku. Nepostačujúce mechanické vlastnosti súčasných ortopedických zliatin rieši táto práca vývojom novej beta-titánovej zliatiny s konečným zložením Ti-35Nb-7Zr-6Ta-2Fe-0,5Si, ktorá má relatívne nízky modul pružnosti (do 85 GPa), vysokú pevnosť v ťahu (850 MPa) a vylepšenú biokompatibilitu, ako aj osteokonduktivitu. Vzhľadom k všeobecne nízkej osteoinduktivite kovových implantátov sa vyvíjajú rôzne povrchové úpravy a vrstvy pre zlepšenie interakcie buniek s materiálmi, ako napríklad vrstvy na báze uhlíka. Fullerénové vrstvy sa zdajú byť sľubným kandidátom na pokrývanie ortopedických implantátov vzhľadom k ich ochranným anti-oxidačným vlastnostiam. Hoci čerstvé C60 vrstvy tlmili adhéziu a rast buniek, žiadne známky bunkovej toxicity ani poškodenia DNA neboli nájdené. Sledovaná biokompatibilita fullerénových C60 filmov sa výrazne zlepšila s pribúdajúcim vekom vrstiev alebo s ko-depozíciou fullerénových molekúl s atómami titánu. Vysvetlenie spočíva v chemicko-fyzikálnych zmenách...
|
|
|
Cell-biomaterial interactions in hard and soft tissue engineering
Zárubová, Jana ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Mikšík, Ivan (oponent) ; Slepička, Petr (oponent)
Tkáňové inženýrství je interdisciplinární obor, který se snaží vytvořit náhrady poškozených tkání kombinací dvou základních složek, buněk a biomateriálů. Buňky jsou velmi citlivé ke svému mikroprostředí, což umožnuje ovlivňovat jejich chování různými vnějšími faktory nebo změnou vlastností biomateriálů. Úspěšná integrace implantátu do tkáně tak může být podpořena vhodnou drsností povrchu, chemickým složením, hustotou adhezních ligandů, stejně jako dostupností růstových faktorů. Tato práce se zaměřuje především na vývoj ortopedických náhrad a vylepšení aktuálně používaných cévních protéz. Studiem interakcí kostních buněk s biomateriálem bylo prokázáno, že povrchy s kombinovanou nanodrsností a mikrodrsností podporují rozprostření, proliferaci a metabolickou aktivitu těchto buněk. Na příkladu biomateriálů určených pro ortopedické implantáty byl demonstrován vliv chemického složení na proliferaci osteoblastů. Vyšší hustota buněk byla pozorována na kompozitech s 5-15 obj. % nanočástic fosforečnanu vápenatého, zatímco koncentrace 25 obj. % nepodporovala proliferaci buněk, přestože jejich viabilita nebyla ovlivněna. In vivo testy pak odhalily rozdíly mezi kompozity obsahujícími hydroxyapatitové a β-trikalciumfosfátové nanočástice, kde intenzivnější tvorba kostní tkáně byla pozorována na vzorcích...
|
|
|
Růst buněk na biomateriálech pro kožní náhrady a kryty
Kudláčková, Radmila ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Rösel, Daniel (oponent) ; Eckhardt, Adam (oponent)
Tkáňové inženýrství je mladý meziobor rozvíjející možnost léčby defektů tkání pacienta pomocí umělých náhrad. Kožní tkáňové inženýrství pracuje na vývoji kožních náhrad a krytů, které by nahradily stávající léčbu pomocí autologních, alogenních či xenogenních náhrad, které s sebou nesou řadu rizik. Na materiály, které by měly sloužit jako nosiče kožních fibroblastů a keratinocytů, jsou kladeny značné nároky. Musí být v těle degradovatelné, ale takovou rychlostí, aby je tělo stihlo nahradit novou tkání. Aby mohlo dojít k tvorbě nové tkáně, musí buňky na materiálech dobře adherovat a proliferovat. Materiály nesmí být pro buňky toxické a s výhodou mohou uvolňovat růstové faktory a antimikrobiální substance. V rámci této diplomové práce byly hodnoceny vlastnosti materiálů ze sodné soli karboxymetylcelulózy (Hcel® NaT) a nanovlákenných membrán z poly-ε-kaprolaktonu (PCL), z kopolymeru L-laktidu a ε-kaprolaktonu (PLA/PCL) a z acetátu celulózy (AC) z hlediska adheze a růstu buněk. Pro hodnocení byly zvoleny primární lidské kožní fibroblasty a keratinocyty linie HaCaT. Adheze buněk byla sledována fluorescenční mikroskopií a proliferace metodou metabolického testu (WST-1). Potenciální cytotoxicita materiálů byla hodnocena v přístroji xCELLigence®. Přestože materiály nevykazovaly buněčnou cytotoxicitu, příliš...
|
|
|
Interakce cévních a kostních buněk s bioaktivními polymery pro konstrukci tkáňových náhrad
Pařízek, Martin ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Smetana, Karel (oponent) ; Hrubý, Martin (oponent)
Tato práce se zabývá interakcí buněk se stávajícími povrchově modifikovanými materiály i materiály nově vytvářenými pro inženýrství cévní a kostní tkáně a cílenou dodávku léčiv do implantátů. V první části práce jsme ozářili povrch polyetylénových fólií plasmatem Ar a následně je roubovali bioaktivními molekulami (glycin, polyetylén glykol, albumin) a nanočásticemi C či Au. Tyto modifikace vhodným způsobem upravily fyzikální a chemické vlastnosti materiálu a podpořily adhezi a růst cévních hladkých svalových buněk (HSB) i jejich fenotypickou maturaci směrem ke kontraktilnímu fenotypu. Tyto modifikace lze v budoucnu využít i u materiálů, ze kterých se v současné době vyrábějí klinicky užívané cévní protézy, a to za účelem zvýšení jejich biokompatibility. V druhé části práce jsme se zabývali vývojem nového perivaskulárního systému pro cílenou dodávku antiproliferačního léčiva Sirolimu, a jeho testováním in vitro a in vivo. Tento perivaskulární systém je určen k ovinutí kolem žilního štěpu, implantovaného do arteriální pozice, jako je tomu např. u aortokoronárního bypassu. Skládá se z polyesterové síťky, která zajišťuje mechanickou stabilitu systému i žilní stěny, dále z kopolymeru kyseliny L-mléčné a ε-kaprolaktonu, který je nosičem antiproliferativního léčiva, a ze samotné antiproliferační látky Sirolimu....
|
|
|
Adhesion, growth and potential immune activation of cells on metallic materials for bone implants.
Straňavová, Lucia ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Filová, Elena (oponent)
V súčasnej ortopédii a traumatológii pohybového aparátu ako aj v stomatológii sa neustále zvyšuje počet operácií, pri ktorých sú používané kovové implantáty. Problematika riešenia kostných defektov je rozsiahla oblasť, kde sú extrémne dôležité povrchové vlastnosti použitých implantátov. Kostné defekty vznikajú často pri otvorených zlomeninách, po radikálnych onkologických operáciách a pri prolongáciách končatín, ktoré sú veľmi časté v detskej ortopédii. Pri liečbe týchto stavov je výhodné, aby bol povrch používaných materiálov atraktívny pre kostné bunky a podporoval novotvorbu kostí. V endoprotetike je veľmi žiaduce, aby došlo k čo najpevnejšiemu spojeniu medzi povrchom implantátu a kosťou. Pri operácii je správnym usadením implantátu dosiahnutá primárna stabilita, ktorá je určená hlavne tvarom implantátu a kvalitou opracovania kosti. Táto stabilita trvá len dočasne, udáva sa doba 3 mesiacov. Po uplynutí tejto doby nastáva sekundárna stabilita, ktorá je daná vrastaním kosti do povrchovej štruktúry implantátu. Osteogénna diferenciácia osteoblastov a mineralizácia extracelulárnej matrix (ECM) môže byť podporená prítomnosťou kostných morfogenetických proteínov (BMP), hlavne BMP-7. Tieto látky cez špecifické povrchové receptory navodzujú maturáciu osteoblastov. Po implantácii môže dôjsť k odmietnutiu...
|
host ::
RSS.