|
|
Novel Antibacterial Collagen Scaffolds for Regenerative Medicine
Dorazilová, Jana ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá charakterizací 3D porézních kolagenových pěn obsahující vybraná antibakteriální činidla. V literární části jsou shrnuty dosavadní poznatky o biomateriálech a biopolymerech se zaměřením na kolagen a chitosan. Dále jsou v ní popsány antibakteriálních vlastnosti nanočástic v kontextu s využitím selenových nanočástic jako antibakteriální činidla. Pro potřeby této práce byla vybrána antibakteriální aditiva dvojího typu – biopolymerní chitosan a selenové nanočástice. 3D porézní struktury bylo dosaženo metodou lyofilizace. Mechanické vlastnosti biopolymerní matrice byly podpořeny síťováním v prostředí chemického síťovadla na bázi karbodiimidu. K charakterizaci připravených kolagenových pěn byly použity především fyzikálně chemické metody. Na analýzu mikrostruktury a velikosti pórů, vizualizaci nanočástic a jejich distribuci v testovaných materiálech byla využita rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) spolu s energiově disperzní analýzou (EDX). Parametry jako je porozita, botnací poměr, úbytek hmotnosti při degradaci ve vodném prostředí a v prostředí enzymů byly zjištěny vhodnými gravimetrickými metodami. Ovlivnění chemické struktury kolagenové matrice před a po přidání antibakteriálních aditiv bylo sledováno za pomocí metody zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR FTIR). Procentuální uvolnění nanočástic z testovaných vzorků bylo sledováno pomocí optické emisní spektroskopie s indukčně vázanou plazmou (ICP OES). K zhodnocení antibakteriálních vlastností testovaných materiálů byly použity především difúzní agarová disková metoda a makrodiluční bujónová metoda. Provedeným výzkumem jsme zjistili vliv přídavku antibakteriálních činidel na strukturu a některé vlastnosti 3D kolagenových matric. Výsledky antibakteriálních testů ukázaly pozitivní vliv chitosanu i selenových nanočástic na inhibici růstu bakterií v závislosti na koncentraci přidaných aditiv. Navržené materiály mohou být využity pro biomedicínské aplikace především v oblastech zabývající se regenerací měkkých tkání.
|
|
|
Tailoring of phase composition and microstructure of calcium phosphate scaffolds applied in regenerative medicine.
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (referee) ; Salamon, David (advisor)
Vápenaté fosforečnany jsou nejčastěji využívané keramické materiály v medicíně pro regeneraci kostní tkáně. Vápenaté fosforečnany jsou biokompatibilní, bioaktivní a mezi sebou se odlišují především rozpustností a související degradací v organismu, proto jsou nejčastěji využívány k regeneraci malých defektů nebo jako vrstvy na kovových implantátech. U již zmíněné rozpustnosti materiálu po implantaci, hraje důležitou roli poměr zastoupení jednotlivých vápenatých fosforečnanů, od kterého se pak odvíjí rychlost degradace materiálu v organismu. Tato práce se zabývá vlivem tvarovacích metod na mikrostrukturu a zejména fázové složení vápenatých fosforečnanů. Výchozím materiálem pro pozorování změn ve fázovém složení byl komerční hydroxyapatit, který byl upraven kalcinací při 800 °C po dobu jedné hodiny. Při kalcinaci došlo k vytvoření dvoufázové směsi, obsahující hydroxyapatit a -fosforečnan vápenatý. Tato dvoufázová směs byla poté využita pro přípravu suspenze s plněním 15 obj.%, a také k přímé přípravě polotovarů s různou výslednou mikrostrukturou a fázovým složením. S cílem zjistit vliv procesu byly v této práci porovnány vzorky připravené pomocí metod: freeze-casting, izostatické lisování za studena, uniaxiální lisování a suspenzní odlévání. U polotovarů a slinutých vzorků byla provedena charakterizace mikrostruktury a analýza fázového složení. V práci se potvrdil vliv tvarovací metody na oba stanovené parametry – mikrostrukturu a fázové složení. Nově pak bylo zjištěno, že se zvyšující se hodnotou porozity a velikostí pórů se zvyšuje i zastoupení hydroxyapatitu ve vzorcích. Tento trend byl pozorován u vzorků vykazujících unimodální i bimodální zastoupení velikosti pórů.
|
|
|
Preparation and characterisation of encapsulated biogenic nanoparticles for medical application
Poláková, Veronika ; Vojtová, Lucy (referee) ; Brtníková, Jana (advisor)
Cieľom tejto bakalárskej práce je príprava a polymérová enkapsulácia antibakteriálnych biogénnych nanočastíc, tak aby sa zvýšila stabilita, znížila cytotoxicita a bola zachovaná ich antibakteriálna aktivita. Teoretická časť obsahuje informácie o regeneratívnej medicíne, bežne používaných nanoštruktúrach v regeneratívnej medicíne, ich vlastnostiach a metódach enkapsulácie. Experimentálna časť popisuje procesy prípravy selénových nanočastíc za použitia rôznych metód so špecifickými stabilizátormi a pokračuje enkapsuláciou do prírodného polyméru. Použité metódy enkapsulácie sú založené na samostatnej polymerizácii a pokrývaní vybraným, v prírode sa vyskytujúcim polymérom s adhezívnymi vlastnosťami. Boli skúmané chemické a fyzikálne vlastnosti čistých a enkapsulovaných selénových nanočastíc, ako je ich koncentrácia a morfológia (veľkosť a tvar), boli skúmané pomocou infračervenej spektrofotometrie s Fourierovou transformáciou a skenovacej transmisnej elektrónovej mikroskopie. Bolo zistené, že rôzne metódy poskytnú nanočastice s rôznou veľkosťou, tvarom a stabilitou. Hlavným výsledkom je vytvorenie a popísanie optimalizovanej metódy syntézy selénových častíc, ich stabilizácia a enkapsulácia. Nanočastice syntetizované touto metódou majú sférický tvar a ich veľkosť sa pohybuje v rozmedzí od 10.5 do 101 nm. Veľkosť väčšiny takto syntetizovaných nanočastíc leží v intervale od 10.5 do 40 nm. Enkapsulované nanočastice sú väčšie a pohybujú sa v hodnotách od 74.5 do 571.5 nm.
|
|
|
Fotostabilization of biopolymeric materials for regenerative medicine
Izsák, Dávid ; Muchová, Johana (referee) ; Brtníková, Jana (advisor)
Nestabilizované biopolyméry často vykazujú zlé mechanické vlastnosti. Stabilizáciu a zlepšenie týchto vlastností je možné dosiahnuť sieťovaním, ale tradične používané sieťovacie činidlá sú pre ľudské telo často cytotoxické a škodlivé. Cieľom tejto práce je nájsť vhodnú netoxickú sieťovaciu metódu, ktorá by bola dostatočne účinná, ale zároveň by nepredstavovala nebezpečenstvo pre žiadny organizmus. Metóda sieťovania vyvinutá v predloženej bakalárskej práci by mala byť porovnateľne účinná ako tradične používané metódy (napr. sieťovanie na báze chemického karbodiimidu) a tiež potenciálne menej cytotoxické pri použití prírodných látok. Navrhovaná alternatívna metóda sieťovania by mala zlepšiť pevnosť a stabilitu sieťovaných biopolymérov a zvýšiť ich biologickú funkčnosť. Predkladaná práca sa konkrétne zaoberá stabilizáciou kolagénových skafoldov pomocou vitamínu dôležitého pre ľudský metabolizmus a následným ožarovaním krátkou a dlhou vlnovou dĺžkou. Teoretická časť obsahuje všeobecný prehľad možných netoxických sieťovacích činidiel, popisuje štruktúru kolagénu a charakterizuje jeho vlastnosti a vlastnosti použitého vitamínu ako sieťovadla. Experimentálna časť sa zaoberá prípravou a optimalizáciou sieťovania kolagénových skafoldov. Skúmalo sa botnanie, degradácia a morfológia skafoldov, ako aj sekundárna štruktúra kolagénu. Výsledkom bolo získanie dostatočne silných sieťovaných skafoldov.
|
|
|
Mesenchymal stem cells for treatment of spinal cord injury
Dubišová, Jana ; Kubinová, Šárka (advisor) ; Hock, Miroslav (referee)
Poranenie miechy a jeho terapia pomocou mezenchymálnych kmeňových buniek Abstract Patients with serious spinal cord injury (SCI) have a little chance of a full return to their original life. This kind of injuries leaves lifelong consequences as on the patients themselves, as well as their surroundings and family. Considerable financial resources are, worldwide, granted for reintegratation of these patients into society. This work focuses on the description of spinal cord injury, its complexity and the possibility of treatment by new therapeutic methods of mesenchymal cells. The first section discusses the severity of spinal cord injury and its pathophysiology with the performance of subsequent clinical phases. The second part is dedicated to new treatment methods and approaches, with an emphasis on cell therapy. The third part presents treatment method using mesenchymal stem cells (MSCs), which immunomodulatory and anti-inflammatory properties, such as their ability to migration to the injured area and the possibility of genetic modification, made them a great candidates for the treatment of serious injuries. Keywords Spinal cord injury, stem cells, mesenchymal stem cells, cell therapy, regenerative medicine
|
|
|
Novel Antibacterial Collagen Scaffolds for Regenerative Medicine
Dorazilová, Jana ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá charakterizací 3D porézních kolagenových pěn obsahující vybraná antibakteriální činidla. V literární části jsou shrnuty dosavadní poznatky o biomateriálech a biopolymerech se zaměřením na kolagen a chitosan. Dále jsou v ní popsány antibakteriálních vlastnosti nanočástic v kontextu s využitím selenových nanočástic jako antibakteriální činidla. Pro potřeby této práce byla vybrána antibakteriální aditiva dvojího typu – biopolymerní chitosan a selenové nanočástice. 3D porézní struktury bylo dosaženo metodou lyofilizace. Mechanické vlastnosti biopolymerní matrice byly podpořeny síťováním v prostředí chemického síťovadla na bázi karbodiimidu. K charakterizaci připravených kolagenových pěn byly použity především fyzikálně chemické metody. Na analýzu mikrostruktury a velikosti pórů, vizualizaci nanočástic a jejich distribuci v testovaných materiálech byla využita rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) spolu s energiově disperzní analýzou (EDX). Parametry jako je porozita, botnací poměr, úbytek hmotnosti při degradaci ve vodném prostředí a v prostředí enzymů byly zjištěny vhodnými gravimetrickými metodami. Ovlivnění chemické struktury kolagenové matrice před a po přidání antibakteriálních aditiv bylo sledováno za pomocí metody zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR FTIR). Procentuální uvolnění nanočástic z testovaných vzorků bylo sledováno pomocí optické emisní spektroskopie s indukčně vázanou plazmou (ICP OES). K zhodnocení antibakteriálních vlastností testovaných materiálů byly použity především difúzní agarová disková metoda a makrodiluční bujónová metoda. Provedeným výzkumem jsme zjistili vliv přídavku antibakteriálních činidel na strukturu a některé vlastnosti 3D kolagenových matric. Výsledky antibakteriálních testů ukázaly pozitivní vliv chitosanu i selenových nanočástic na inhibici růstu bakterií v závislosti na koncentraci přidaných aditiv. Navržené materiály mohou být využity pro biomedicínské aplikace především v oblastech zabývající se regenerací měkkých tkání.
|
|
|
Tailoring of phase composition and microstructure of calcium phosphate scaffolds applied in regenerative medicine.
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (referee) ; Salamon, David (advisor)
Vápenaté fosforečnany jsou nejčastěji využívané keramické materiály v medicíně pro regeneraci kostní tkáně. Vápenaté fosforečnany jsou biokompatibilní, bioaktivní a mezi sebou se odlišují především rozpustností a související degradací v organismu, proto jsou nejčastěji využívány k regeneraci malých defektů nebo jako vrstvy na kovových implantátech. U již zmíněné rozpustnosti materiálu po implantaci, hraje důležitou roli poměr zastoupení jednotlivých vápenatých fosforečnanů, od kterého se pak odvíjí rychlost degradace materiálu v organismu. Tato práce se zabývá vlivem tvarovacích metod na mikrostrukturu a zejména fázové složení vápenatých fosforečnanů. Výchozím materiálem pro pozorování změn ve fázovém složení byl komerční hydroxyapatit, který byl upraven kalcinací při 800 °C po dobu jedné hodiny. Při kalcinaci došlo k vytvoření dvoufázové směsi, obsahující hydroxyapatit a -fosforečnan vápenatý. Tato dvoufázová směs byla poté využita pro přípravu suspenze s plněním 15 obj.%, a také k přímé přípravě polotovarů s různou výslednou mikrostrukturou a fázovým složením. S cílem zjistit vliv procesu byly v této práci porovnány vzorky připravené pomocí metod: freeze-casting, izostatické lisování za studena, uniaxiální lisování a suspenzní odlévání. U polotovarů a slinutých vzorků byla provedena charakterizace mikrostruktury a analýza fázového složení. V práci se potvrdil vliv tvarovací metody na oba stanovené parametry – mikrostrukturu a fázové složení. Nově pak bylo zjištěno, že se zvyšující se hodnotou porozity a velikostí pórů se zvyšuje i zastoupení hydroxyapatitu ve vzorcích. Tento trend byl pozorován u vzorků vykazujících unimodální i bimodální zastoupení velikosti pórů.
|
|
|
Immunogenicity of stem cells and their derivatives
Doležalová, Nikola ; Holáň, Vladimír (advisor) ; Kubinová, Šárka (referee)
Immunogenicity of stem cells and their derivatives Nikola Doležalová Abstract Stem cells (SCs) have the potential to be used in regenerative medicine on the basis of their differentiation capacity and promising immunological properties, including low expression of histocompatibility antigens and costimulatory molecules, or secretion of suppressive cytokines. Their immunogenicity has often been ignored in the past but it is becoming clear that rejection of genetically incompatible SCs represents a very common issue. At present, SCs are extensively studied from the immunological point of view, since it represents a critical aspect of the safety of SC therapy. This thesis presents an overview of current knowledge about immunogenicity of SCs and their derivatives, including both pluripotent SCs (embryonic and induced pluripotent SCs) and adult SCs (mesenchymal, limbal, neural, haematopoietic and umbilical cord blood SCs). The expression of immunologically relevant molecules on their surface and interaction with the immune cells in vitro and in vivo will be discussed, together with suggestions for overcoming the immunological barriers for transplantation. Detailed analysis of these aspects necessarily has to precede the safe clinical translation of SC therapies.
|
|
|
Treatment of spinal cord injury by transplantation different types of stem cells
Dubišová, Jana ; Kubinová, Šárka (advisor) ; Cizkova, Dasa (referee)
Spinal cord injury (SCI) is complicated injury with serious socioeconomic consequences for the patient and his whole family. Big difficulty cause also extremely high living expenses for the patient with this type of injury. That's why there is a need for therapeutic methods which would help patients after SCI to recover the lost functions and be able at least partially to return to their normal life. Different therapeutic methods are being used for SCI treatment. In this study we used four various types of stem cells: human bone marrow stem cells (hBM-MSCs), human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs), neural precursors derived from induced pluripotent stem cells (iPS-NPs) and neural stem cell line derived from human fetal spinal cord tissue (SPC-01). These cells have been transplanted intrathecally or intraspinally 7 days after induction of the experimental model of SCI in the rat. We studied expressions of genes related to neurogenesis, growth factors and inflammation 10 and 28 days after SCI. Our analysis showed significant changes in gene expression 10 days after SCI. Significant up-regulation in expression of vascular endothelial growth factor (Vegf), ciliary neurotrophic factor (Cntf) and interferon regulatory factor 5 (Irf5) were found after transplantation of hBM-MSCs and hUC-...
|
|
|
Mesenchymal stem cells for treatment of spinal cord injury
Dubišová, Jana ; Kubinová, Šárka (advisor) ; Hock, Miroslav (referee)
Poranenie miechy a jeho terapia pomocou mezenchymálnych kmeňových buniek Abstract Patients with serious spinal cord injury (SCI) have a little chance of a full return to their original life. This kind of injuries leaves lifelong consequences as on the patients themselves, as well as their surroundings and family. Considerable financial resources are, worldwide, granted for reintegratation of these patients into society. This work focuses on the description of spinal cord injury, its complexity and the possibility of treatment by new therapeutic methods of mesenchymal cells. The first section discusses the severity of spinal cord injury and its pathophysiology with the performance of subsequent clinical phases. The second part is dedicated to new treatment methods and approaches, with an emphasis on cell therapy. The third part presents treatment method using mesenchymal stem cells (MSCs), which immunomodulatory and anti-inflammatory properties, such as their ability to migration to the injured area and the possibility of genetic modification, made them a great candidates for the treatment of serious injuries. Keywords Spinal cord injury, stem cells, mesenchymal stem cells, cell therapy, regenerative medicine
|
guest ::
