Original title:
Nové Antibakteriální kolagenové nosiče pro regenerativní medicínu
Translated title:
Novel Antibacterial Collagen Scaffolds for Regenerative Medicine
Authors:
Dorazilová, Jana ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2018
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[eng][cze]
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.
This master’s thesis deals with the characterisation of 3D porous collagenous sponges enriched with selected antibacterial agents. The literature part of the thesis focuses on the overview of biomaterials and biopolymers with the emphasis on collagen and chitosan, outlines the antibacterial properties of nanoparticles and reviews current aspects of using selenium nanoparticles as an antibacterial agent. For the purpose of this work, two types of antibacterial additives were used – biopolymeric chitosan and selenium nanoparticles. Preparation of 3D porous structure was achieved using the freeze drying method. Mechanical properties of prepared biopolymeric matrices were improved by chemical crosslinking in the presence of carbodiimide. Predominantly physiochemical methods were used for characterization of prepared collagenous sponges. For microstructure analysis, pore size determination, visualisation of nanoparticles and their distribution inside the porous structure, scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive x ray optical analysis (EDX) was used. Parameters such as total porosity, swelling ratio, weight loss during degradation in water and enzymatic environment were evaluated by suitable gravimetric methods. Fourier transformed infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR) was used to determine changes in the chemical structure of collagenous matrices before and after addition of the antibacterial agents. Percentage release of nanoparticles was evaluated using optical emission spectroscopy with inductively coupled plasma (ICP OES). Evaluation of antibacterial properties of tested samples was carried out mainly by the agar diffusion disk method and the macrodilution broth method. In the conducted research we were able to determine the influence of selected antibacterial additives on the physiochemical properties of 3D collagenous matrices. Their antibacterial activities showed a positive effect on bacterial inhibition of both chitosan and selenium nanoparticles with respect to their concentrations. The designed materials could be further utilized for bio medicinal applications, especially in the field of soft tissue regeneration.
Keywords:
antibakteriální činidla; chitosan; EDC/NHS; kolagen; lyofilizace; Regenerativní medicína; selenové nanočástice.; síťování; antibacterial agents; chitosan; collagen; EDC/NHS crosslinking; freeze drying; Regenerative medicine; selenium nanoparticles.
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/11012/196791
guest ::
