Original title: Biokeramický skafold pro vedení nervů připravený metodou freeze-casting
Translated title: Neural bioceramic scaffold prepared by freeze-casting
Authors: Vojníková, Michaela ; Pejchalová, Lucie (referee) ; Salamon, David (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2021
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [eng] [cze]
Pre regeneráciu a rast poranených nervových vlákien bolo preskúmaných mnoho postupov, no výsledný rast axónov je často náhodný až dezorganizovaný a odráža sa na zložitejšom zotavovaní pacienta. V tejto práci boli vyrobené nové skafoldy s mikroštruktúrnymi a mechanickými vlastnosťami nervového skafoldu pomocou metódy freeze-casting. Konkrétne boli vyrobené biokeramické skafoldy na báze fosforečnanov vápenatých, oxidu titaničitého alebo oxidu zirkoničitého. Pomocou kontrolovaného rastu ľadu v jednom smere bola pripravená orientovaná mikroštruktúra. Pozorovanie pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie potvrdilo lineárne orientované póry (lamelárny systém), v ktorých priemerná veľkosť pórov klesala so zvyšujúcou sa rýchlosťou mrazenia. Skafoldy pripravené pomocou mrazenia v tekutom dusíku vykazovali vynikajúce mechanické vlastnosti, kde pevnosť v ohybe bola získaná v rozmedzí 10–17 MPa. Tie isté skafoldy mali vzdialenosť medzilamelamelárnych priestorov 10–30 µm, ktorých parametre sú vhodné pre nervové skafoldy. Biokompatibilita bola vyhodnotená pomocou Schwannových buniek in vitro, kde bola pozorovaná adhézia a rast v lamelárnom smere. Cytotoxické testy odhalili negatívny vplyv vyššej koncentrácie vápnika na prežitie Schwannových buniek. Pripravené skafoldy mali schopnosť tvorby apatitu na povrchu v podobe embryonálnych a nukleačných centier a apatitu samotného. Skafoldy na báze fosforečnanov vápenatých a oxidu titaničitého vykazovali sľubné regeneračné vlastnosti, konkrétne adhéziu a rast prostredníctvom pórovitej štruktúry a taktiež vynikajúce mechanické vlastnosti. Several procedures have been investigated for the regeneration of injured nerves. However, the resulting axonal growth can be random or disorganized and has limitations reflected on patient recovery. Therefore, the novel freeze-casted scaffolds were manufactured with mechanical and microstructural properties suitable for the neural scaffold. Concretely, the bioceramic scaffolds were based on calcium phosphates, titania, and zirconia. The oriented microstructure was prepared by controlled ice growth in one direction. The observation with scanning electron microscopy confirmed linearly oriented pores (lamellar system) in which average pore size decreased with a higher freezing rate. According to the results, the scaffolds prepared by freezing in liquid nitrogen showed excellent mechanical properties, where flexural strength was in the range of 10–17 MPa. Interlamellar distances of these scaffolds were 10–30 µm, which are appropriate for neural scaffolds. Biocompatibility was evaluated with Schwann cells’ line in vitro, where the adhesion and growth in the lamellar direction were observed. Cytotoxic tests revealed a negative impact of a high calcium level on Schwann cell’ survival. The prepared scaffolds could form an apatite layer on its surface in the form of embryonic and nucleation centers and apatite itself. Calcium phosphate and titania scaffolds exhibited promising regenerative characteristics of adhesion and ingrowth through porous structures with outstanding mechanical properties.
Keywords: biokeramika; fosforečnany vápenaté; freeze-casting; nervový skafold; oxid titaničitý; oxid zirkoničitý; Schwannove bunky; bioceramic; calcium phosphates; freeze-casting; neural scaffold; Schwann cells; titania; zirconia

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/199129

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-444536


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses