|
|
Nakládání s biologickým odpadem ze zpracování vajec
Zich, Jan ; Brummer, Vladimír (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
Hlavním cílem této bakalářské práce je rešerše možných využití vaječného odpadu, přičemž důraz je kladen na farmaceutický průmysl. Nejdříve je popsáno běžné nakládání s tímto odpadem včetně legislativy a také je vysvětleno, že se jedná o dvojí surovinu – skořápky plné vápníku a blány bohaté na kolagen a další látky. Dále jsou představeny a zhodnoceny různé způsoby využití vaječného odpadu, k nimž patří zejména aplikace ve farmaceutickém průmyslu. Na závěr je provedena rešerše komerčních řešení, patentů a dalších zdrojů zabývajících se procesem zpracování vaječného odpadu. Z ní vyplynulo, že ačkoliv existuje mnoho patentů, nabídka zařízení pro tento účel je na trhu velmi omezená. Získané poznatky jsou využity při návrhu unikátní procesní linky umožňující zpracování obou složek vaječného odpadu pro jako farmaceutické produkty.
|
|
|
Production, Characterization and Utilization of the Biomass from Various Sources
Gojkovic, Živan ; Vávrová, Milada (oponent) ; Čertík, Milan (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Biomass management is one of the most important issues in modern natural science as it is the basic category which spans through various disciplines of biotechnology. Whether animal, plant or microbial by its origin, biomass presents a vast source of food components, fine chemicals and bioactive molecules, which extraction, characterization and formulation can result in interesting new products destined for human consumption or as new materials in biomedicine. In the scope of this work, two natural biomass types were investigated – chicken skin as a source of collagen type I, and green microalga Chlorella sorokiniana biomass enriched in selenomethionine (SeMet). Chicken skin is a good alternative to traditional sources of collagen such as pork, bovine and carp that have some limitations. In the first part of this thesis, collagen type I from chicken skin was isolated, identified and characterized and molecular properties were compared to collagen from other animal skins. New methods (viscosimetry and ultrasonic spectroscopy) for molecular characterization of collagen were used. By ultrasonic attenuation, it has been determined that disaggregation and liquefaction phase starts at 40 °C in bovine collagen, whereas in chicken collagen starts at 50 °C. Using viscosimetry technique, denaturation temperature was found to be 50 °C, which is 10 °C higher than that obtained with bovine tendon collagen, confirming higher thermal stability of chicken skin collagen, probably because lysine levels in chicken collagen are two times higher than in bovine. Based on obtained results it could be concluded that due to its higher thermal stability and amino acid composition, chicken skin could be used as an excellent alternative source of collagen. The second phase of the thesis focused on the enrichment of green microalga C. sorokiniana biomass in SeMet by exposing cultures to selenate Se (+VI) during batch and continuous cultivation, and it was performed at the laboratory of Biotechnology of Algae from the Faculty of Experimental Sciences at the University of Huelva in Spain. Effect of selenate on viability, cell morphology and SeMet accumulation of the microalga C. sorokiniana grown in batch conditions was studied. Growth rate of cultures exposed to a sub-lethal 40 mgL1 (212 M) of Se decreased about 25 % compared to control. EC50 of 45 mgL1 (238.2 M) was determined for selenate. Ultrastructural studies with electronic microscope revealed cellular alterations. Electrophoresis of Se-exposed cell proteins suggests that selenate affects expression of the Rubisco gene. Microalga was able to accumulate up to 140 mgkg-1 of SeMet in 120 h of cultivation. The second type of microalgae experiments focused on the enrichment of C. sorokiniana in SeMet, grown in continuous conditions in a 2.2 L photobioreactor, in a medium supplemented with selenate concentrations ranging from 5 to 50 mgL-1. Continuous cultivation at several dilution rates was performed at 40 mgL-1 selenate obtaining a maximum of 246 gL-1day-1 of SeMet. Results suggest that an efficient batch and continuous cultivation of C. sorokiniana for the production of biomass enriched in the high value amino acid SeMet, at laboratory scale is feasible by carefully selecting sub-lethal selenate concentrations in culture medium as well as the culture dilution rates.
|
|
|
Stability of cross-linked collagen
Součková, Gabriela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Theoretical part of this bachelor thesis is based on general information about collagen, most common fibrous protein in body, collagen cross-linking; leading to its better mechanical and chemical properties; and widely used crosslinking agents, mainly based on 1-ethyl-3-(3 dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Furthermore it deals with several methods of quantifying EDC in aqueous solutions. Experimental part is concerned with the determination of EDC remained in water used for washing samples in order to purify them after the cross-linking. The goal is to find out if used washing method is adequate enough for certain application or if it needs some adjusting. Even if EDC is practically non-toxic, it provides side effects on colour of the collagenous material after the sterilization by irradiation. Since it has not been found in the literature what specific amount of EDC can stay in a sample or if it is necessary to be completely washed out. According the state-of-the-art, it is difficult to assessed if the washing method is sufficient or not. Moreover, there are also other side products of cross-linking collagen in the final collageneous products that have to be taken into account. However, the aim of this bachelor thesis is to evaluate washing EDC from the collagenous sample only. As for cross-linking method, three concentrations of EDC followed by washing samples for different periods of time were used. Following this method, 48 samples were prepared and three times measured using UV-VIS colorimetric assay. As a result it was found out that for commonly used concentration of cross-linking agent (50 mmol.l-1 of EDC) it is sufficient to wash samples for 30 min in solution of disodium phospnonate (Na2HPO3) followed by washing with water 4 times for 15 min with changing the water at each step. After these steps, the concentration of EDC in washing water was reduced up to 1 mol.l-1. For lower concentrations of cross-linking EDC solution it is sufficient even shorter washing time. Considering the preliminary results of this bachelor thesis, further investigation dealing with this topic should follow.
|
|
|
Studium kinetiky samouspořádávacího procesu kolagenu I
Voldánová, Michaela ; Ondreáš, František (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Kolagen, nejhojnější protein pojivových tkání, má v různých formách široké uplatnění díky svým rozmanitým biologickým i chemickým vlastnostem. Jednou z forem jsou kolagenové hydrogely, jež jsou považovány za velice vhodný materiál pro aplikaci v tkáňovém inženýrství, jelikož jsou schopny poskytovat biologicky rozložitelné scaffoldy, které se svými vlastnostmi shodují s živými tkáněmi. Tyto systémy nacházejí uplatnění například jako nosiče pro cílené dodávání léčiv s jejich řízeným uvolňováním, v kombinaci s buňkami je lze využít pro regeneraci a rekonstrukci tkání a orgánů. Zahříváním vodného roztoku kolagenu dochází k spontánnímu procesu samouspořádávání do různě distribuovaných fibrilárních struktur, které jsou v pozdější fázi fibrilogeneze předpokladem pro vytvoření opěrné trojrozměrné sítě, jež je základním stavebním prvkem gelu. Výsledné vlastnosti hydrogelu závisí nejen na jeho struktuře, ale také na podmínkách, při kterých dochází k procesu samouspořádávání. Hydrogely byly připraveny při teplotě 37 °C a fyziologickém pH. Studovaná strukturní proměnná byla koncentrace kolagenu. Doposud byly pro výzkum samouspořádávání využívány metody spektrometrické, které poskytují pouze informace o kinetice morfogeneze. V této práci byly pro výzkum kinetiky samouspořádavacího procesu kolagenu I využity metody reologické, které navíc přinášejí informace o viskoelastických vlastnostech vzniklého materiálu. Získaná experimentální data potvrdila dvoustupňový proces fibrilogeneze kolagenu I sestávajícího z nukleačního a růstového procesu. Reologicky se hydrogely kolagenu chovaly jako nelineární pseudoplastické látky s mezí kluzu. Byl učiněn pokus o molekulární interpretaci získaných výsledků. Za využití 2-parametrické Avramiho rovnice byla stanovena rychlost samouspořádávání pro jednotlivé koncentrace kolagenu a hodnota Avramiho exponentu určujícího tvar vznikajících útvarů. Připravené hydrogely byly rovněž vystaveny zvyšujícímu se smykovému namáhání (amplituda deformace, smyková rychlost). Při větších amplitudách docházelo k rozpadu vzniklé struktury hydrogelu, přičemž byla zachována schopnost částečné regenerace struktury.
|
|
|
Charakterizace kolagenu izolovaného z různých živočišných tkání
Mikulíková, Zuzana ; Drábková, Michaela (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem předložené diplomové práce je optimalizace postupu izolace kolagenu z živočišných tkání, optimalizace metod molekulární charakterizace izolátů a testování jejich stability. V rámci experimentální části práce byly provedeny izolace kolagenu z živočišných tkání (kuřecí, slepičí, kapří a vepřová kůže). Koncentrace celkových proteinů byla stanovena Biuretovou metodou a metodou TNBSA. Obě tyto metody byly použity také při studiu fyziologické a tepelné stability izolátů v modelových prostředích. Molekulární charakterizace vyizolovaného kolagenu byla provedena PAGE–SDS elektroforézou a mikročipovou elektroforézou. Mechanické vlastnosti byly ověřeny viskozimetricky. Dále bylo analyzováno aminokyselinové složení a obsah stopových prvků. Stabilita izolovaných preparátů byla testována v různých typech simulovaného fyziologického i patologického prostředí. Izolace kolagenu z kuřecí kůže poskytla poměrně uspokojivé výtěžky, bylo získáno až 15 % purifikovaného kolagenu z původní hmotnosti biologického materiálu. Ve všech analyzovaných tkáních byl nalezen kolagen typu I. Tepelná stabilita preparátů se lišila v závislosti na typu organismu i na jeho stáří. Viskozimetrické měření potvrdilo vyšší termostabilitu u kolagenu získaného ze starších jedinců. Kolagenáza vykazovala nejnižší degradační efekt na hovězí kolagen, zatímco efekt vybraných směsných preparátů mikrobiálních hydroláz se lišil v závislosti na typu enzymového preparátu. Inkubace s potenciálními humánními mikrobiálními patogeny potvrdila vyšší odolnost vůči tvorbě biofilmu u hovězího kolagenu ve srovnání s kuřecím.
|
|
|
Systém kolagen-hyaluronan v koloidním stříbře
Sklenářová, Renáta ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Hurčíková, Andrea (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na charakteristiku roztoků hyaluronanu a kolagenu v koloidním stříbře. Tyto roztoky polysacharidu a proteinu byly připravovány v několika koncentračních řadách, které byly analyzovány densitometrem od firmy Anton Paar a reometrem od firmy TA Instruments. Měřena byla hustota, ultrazvuková rychlost a viskozita. Cílem práce bylo najít optimální poměr kolagenu a hyaluronanu v koloidním stříbře, který by vyhovoval transdermálnímu vstřebávání a přípravě kožního hojivého spreje.
|
|
|
Studium vybraných modifikovaných kolagenových biomateriálů
Zouharová, Lucie ; Drábková, Michaela (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem předložené práce je studium a biochemická charakterizace modifikovaných materiálů na bázi kolagenu (připravené na ÚCHM FCH VUT v Brně), optimalizace postupu izolace kolagenu z různých druhů živočišných tkání a testování stability kolagenových preparátů. V rámci experimentální části práce byla provedena izolace kolagenu z pěti různých druhů živočišných tkání s uspokojivým výtěžkem. Koncentrace celkových proteinů byla analyzována metodou Biuretovou a Hartree – Lowryho, k měření koncentrace volných aminoskupin bylo využito metody TNBSA. Charakterizace proteinového složení kolagenu byla provedena elektroforézou PAGE-SDS. Jako srovnávací analýza byl využit mikrofluidní elektroforetický systém na mikročipech. V rámci práce byla testována i možnost separace a purifikace kolagenů pomocí gelové chromatografie. K bližší charakterizaci kolagenových preparátů byl proveden test tepelné stability s využitím ultrazvukové spektroskopie. Biologická stabilita byla testována v modelovém fyziologickém prostředí.
|
|
|
The effect of biologicaly active substances on the structure and properties of collagenous substrates
Muchová, Johana ; Michlovská, Lenka (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
The thesis deals with the preparation of 3D porous collagen scaffolds by freeze-drying and their modification with bioactive compounds. The natural polysaccharides, chitosan, calcium oxidized cellulose and chitin/chitosan-glucan complex for the modification have been used. The mechanical properties of the scaffolds have been enhanced by crosslinking process with carbodiimides. Growth factors have been delivered in the form of platelet lysate. The influence of biologically active additives, crosslinking agents, and enrichment with growth factors on the properties of the prepared scaffold and their bioactivity in tissues of living organisms have been investigated. Specifically, this study includes the morphological properties, structure, porosity, swelling stability, chemical composition, temperature of denaturation and biological properties. Scanning electron microscopy, infrared specktroscopy, differential scanning calorimetry and confocal microscopy have been used to the characterization. Prepared collagen substrates involving bioactive additive and platelet lysate could be used as scaffold for growing cells in systems with low mechanical loading and which has potential application in biomedicine.
|
|
|
Studium relaxačních vlastností hydrogelových systémů s využitím reometru
Obrusníková, Klára ; Heger, Richard (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená práce se zabývá studiem viskoelastických (konkrétně relaxačních) vlastností vybraného hydrogelového systému pomocí tříintervalových tixotropních testů. Zkoumaným hydrogelem byl kolagenový gel a jeho viskoelastické vlastnosti byly sledovány v závislosti na čase a na skladování při různých teplotních podmínkách. Kolagenový gel je tixotropní, deformací se jeho struktura naruší a po jejím odeznění se obnovuje (relaxuje), ale jen do určité míry. V závislosti na čase je kolagenový hydrogel velice stabilní, v průběhu dvou měsíců nedocházelo téměř k žádným změnám mechanických vlastností. Závislost na teplotě je naopak poměrně výrazná. Po vystavení teplotám pod bodem mrazu se struktura kolagenu stabilizuje, což se projevuje nárůstem komplexního modulu, při vyšších teplotách blízkých teplotě lidského těla se naopak rozkládá, což se naopak projevuje poklesem komplexního modulu. Podle předložených výsledků relaxuje kolagenový gel nejlépe při skladování při laboratorní teplotě, zároveň je ale při této teplotě nejméně elastický. Při teplotě skladování okolo 5 °C je naopak gel nejvíce elastický, zároveň ale relaxuje nejhůře. Optimální je pro daný gel, podle výsledků práce, uchovávání při teplotě okolo 5 °C.
|
|
|
Preparation and properties of silver nanoparticles on collagen matrix
Konečná, Zuzana ; Chamradová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented master thesis was focused on in-situ silver nanoparticles preparation on collagen matrix as an antibacterial coating and influence of preparation conditions on material properties, mainly nanoparticles size, shape, homogeneity of their distribution and antibacterial activity. Kinetics studies of silver nanoparticles reduction from silver nitrate were also studied within thesis. Prepared material was analysed using a variety of techniques. UV-VIS absorption properties of silver in neutral and ionic state were utilized for kinetics studies and nanoparticles release. Homogeneity of AgNPs layer and approximate size of NPs and their agglomerates were observed and captured using scanning electron microscopy. Their size was then exactly determined by dynamic lights scattering measurements. Infrared spectrometry with attenuated total reflection was used to study the interaction between silver and collagen carboxylic functional groups. Thermal stability and weight ratio of silver in prepared material was measured by thermal gravimetric analysis. Influence of AgNPs coating on 3D structure and phase resolution contrast of 3D visualization techniques was measured using X-ray computed nanotomography. Finally, antibacterial activity of silver coated collagen and its concentration dependence were evaluated.
|
host ::
RSS.