|
|
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...
|
|
|
Interakce kostních a cévních buněk s materiály pro tkáňové náhrady a cílenou dodávku léčiv
Vandrovcová, Marta ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Smetana, Karel (oponent) ; Jirka, Ivan (oponent)
V tkáňovém inženýrství se klade důraz především na zkoumání interakcí mezi biomateriálem a buňkami. Opakovaně bylo prokázáno, že chování buněk silně závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech povrchu materiálů. V této práci se soustředím především na kostní náhrady a jejich modifikace, jejichž cílem je podporovat adhezi, růst a osteogenní diferenciaci buněk a vést k integraci mezi implantátem a kostní tkání. Nejprve jsme otestovali vliv odlišné mikrostruktury vrstev fullerenů C60 a kompozitů C60/Ti na adhezi kostních buněk MG 63, jejich počáteční rozprostření, růst, viabilitu a formování cytoskeletárního proteinu aktinu. Vybrané vrstvy jsme následně ozařovali zlatými ionty, což vedlo ze změně C60 na jinou alotropickou modifikaci, tj. amorfní uhlík (a-C). Potvrdilo se, že vzor měl vliv na distribuci buněk aniž by narušil jejich viabilitu a proto by se dalo vytváření vzoru využít k řízení adheze buněk. Dále jsme navíc sledovali, jaký vliv má tloušťka nanášené strukturované vrstvy. Zjistili jsme, že ještě selektivnějšího růstu buněk lze dosáhnout nanášením silnější vrstvy fullerenů. V naší studii s kostními buňkami MG 63 kultivovanými na matrici z kopolymeru PLGA jsme zjistili, že naadsorbováním vybraných organických složek extracelulární matrix (kolagen I a chondroitin sulfát) se zlepšila jejich adheze,...
|
|
|
Nanovlákenné materiály v inženýrství kostní tkáně
Zajdlová, Martina ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Míčová, Petra (oponent)
Tato práce je zaměřena na nanovlákenné materiály, které nacházejí perspektivní uplatnění v nové moderní mezioborové disciplíně - tkáňovém inženýrství. V minulosti se vyvíjely různé strategie při tvorbě materiálů určených k tkáňovému inženýrství, od materiálů nedovolujících adhezi žádných buněk na svůj povrch. tzv. bioinertních až po současnou snahu vytvořit tzv. "hybridní bioarteficiální orgány". Především v inženýrství kostní tkáně mají velký potenciál polymerní materiály v podobě nanovlákenné sítě, jako například poly(laktid) nebo poly(kaprolakton) s anorganickou příměsí, např. ve formě nanokrystalického hydroxyapatitu. Materiál v takovéto podobně napodobuje přirozenou strukturu kostní tkáně a tím stimuluje adhezi, proliferaci a diferenciaci buněk do žádaného buněčného typu. V experimentální části této práce byl jeden z těchto nadějných nanomateriálu otestován na jeho biokompatibilitu v podmínkách in vitro. Poly(laktid) v podobě nanovlákenné sítě s 0, 5 a 15 hmotnostními % nanokrystalického hydroxyapatitu byl připravený firmou Elmarco s.r.o., Liberec. Buňky lidských osteoblastů linie MG 63 byly na těchto materiálech kultivovány po dobu 1, 3 a 7 dní. Výsledky poukazují na výhodu příměsi hydroxyapatitu, který stimuluje buňky k tzv. osteogenní diferenciaci a zároveň umožňuje i relativně dobrou...
|
|
|
Carbon nanoparticles as promising components of materials for bone tissue engineering
Grausová, Ľubica ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Mikšík, Ivan (oponent) ; Balík, Karel (oponent)
Souhrn Nanotechnologie v tkáňovém inŽenýrství se stala v posledních letech důleŽiýmpředrnětern výzkumu Pro regeneraci tkání se studují různét1p1 nanostrukturovaných materiálů. Důvodem vyuŽití těchto rnateriálťr v tkáňovém inŽenýrství je jejich schopnost napodobovat přirozenou extracelu|ární matrix a tímpodporovat adhezi, růst a diferenciaci buněk. Náš ýzkum by| zaměřen na v|iv vrstev fullerenů, kompozitů uh|íkoqýclr nanotub a syntetického terpolymeru a vrstev rranokrystalického diamantu na adhezi, růst,životaschopnost a diferenciaci lidských osteoblastů linie MG 63. KaŽdý z těchto materiálů podporoval kolonizaci svého povrclru buňkami. Na kontirruálrrích vrstvách fu1lerenů Coo, deponovanýclr na uhlíkové kompozity s uhlíkovou matricí vyáuženou uhlíkovými vlákny byla sice populačníhustota buněk nižšív porovnání s uhlíkov'ým kompozitem bez fullerennílro filmu, ale tyto buriky dosahovaly větší adhesní plochy, coŽ bylo dale spojeno s dobře q'vinuým beta- aktinov'ým cýoskeletem a foká|ními adhezními plaky s obsahem vinkulinu. Na kompozitech uhlíkových nanotub a terpolymeru složenélioz po|ýetrafluoroeýlenu, po|ypropylenu a poly.viny|difluoridu' byla adhese buněk, jejich rozprostření, tvorba fokálníclr adlresních plakůa aktinového cytoskeletu, viabilita a buněčnýrůstznačnězlepšena v porovnání s čisýmterpolymerem....
|
|
|
Cévní a kostní buňky na polymerních strukturách pro tkáňové inženýrství
Filová, Elena ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Maxová, Hana (oponent) ; Motlík, Jan (oponent) ; Kromka, Alexander (oponent)
Umělé cévní a kostní protézy jsou konstruovány jako inertní, neumožňující adhezi a růst buněk. Našim cílem bylo připravit materiály na bázi přírodních a syntetických polymerů, které by vytvářely nebo modifikovaly protézy, a testovat bioaktivitu těchto polymerů in vitro. Jako polymery přírodní jsme připravili fibrinové vrstvy o různé tloušťce a hodnotili jsme adhezi, růst a diferenciaci endotelových buněk (EC) na těchto površích. Pozorovali jsme zvýšené rozprostření endotelových buněk na dvourozměrných fibrinových vrstvách a zlepšený růst a maturaci těchto buněk na vrstvách trojrozměrných. Potažení fibrinu kolagenem I nebo fibronektinem dále zvětšilo adhezní plochu a proliferační aktivitu hladkých svalových buněk (VSMC). Syntetické polymery byly konstruovány na bázi blokového kopolymeru poly(DL-laktidu) a polyetylén oxidu (PDLLA-b-PEO), v kterých byl na 5% nebo 20% PEO řetězců navázán oligopeptid Gly-Arg-Gly- Asp-Ser-Gly, tj. ligand pro adhezní receptory buněk. Navázání oligopeptidu na antiadhezivní kopolymer obnovilo adhezi a růst VSMC, a to i v médiu bez séra. Syntetické polymery mohou tudíž sloužit jako umělá extracelulární matrix pro reparaci a regeneraci cév. V naší studii s lidskými kostními buňkami MG 63 kultivovanými na matrici z kopolymeru kyseliny polymléčné a polyglykolové jsme zjistili, že...
|
host ::
RSS.