|
|
Preparation of thin wall ceramic hollow fibers by dip-coating
Gockert, Radek ; Maca, Karel (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
This master thesis deals with the production of ultrathin ceramic hollow fibers by dip-coating. Preparation of ceramic hollow fibres is nowadays limited by dimension of outer and inner diameter. Application of dip-coating for preparation of ultrathin hollow fibers is new and technologically demanding process that requires the choice of a suitable sacrificial template, while mastering the control of coating parameters. The basic materials selected with high application potential are hydroxyapatite and titanium dioxide. Self-supporting hollow fibers with wall thickness below 1 m were successfully prepared from both materials. Furthermore, dip-coating process of thin sacrificial templates was described. This method is unique because it allows the production of ultrathin ceramics fibers with an outside diameter below 100 m and a wall thickness below 1 m.
|
|
|
Tvarování hydroxyapatitu na mikro úrovni pro přípravu kostních náhrad
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Vhledem k celosvětovému stárnutí populace, dochází k častější potřebě opravy pohybového aparátu. V některých případech je proto nutno přejít v konečné fázi k implantaci kostní náhrady. Nejčastěji je pro svoji biokompatibilitu a bioaktivitu využíván hydroxyapatit, který je v kostech přirozeně zastoupen. Využití hydroxyapatitu jako materiálu pro kostní náhrady je omezeno mechanickou stabilitou v porézních systémech. Metoda, při které bylo dosaženo nejlepšího poměru mechanické stability a porozity, se nazývá freeze – casting. Tato metoda využívá tvorbu ledu (v případě vodných suspenzí) ke tvorbě lamelární struktury během kontrolovaného mražení. Dalším krokem je odstranění ledových krystalů lyofilizací. Následně je výsledná porézní lamelární struktura zpevněna slinutím. Změnou složení suspenze nebo podmínek mražení lze dosáhnout různé mezilamelární vzdálenosti, spojení lamel a porozity. V této práci byly připraveny keramické suspenze v objemovém zastoupení hydroxyapatitu 7,5 %, 10 %, 15 % a 20 %, které byly použity při přípravě porézních kostních náhrad metodou freeze – casting. Během mražení byla do struktur implementována 3D mřížka, která posloužila jako šablona pro síť kanálků (v průměru cca 800 mikrometrů). Po lyofilizaci byly následným ohřevem odstraněny z materiálu organické látky, včetně 3D mřížky. Výsledná biokeramická struktura dosáhla porozity víc než 90 % a velmi dobrého poměru mechanické stability a porozity. Implementace 3D mřížky se ukázala být vhodnou metodou pro kontrolovanou tvorbu kanálků s dostatečným rozměrem, sloužící k zvýšení bioaktivity materiálu.
|
|
| |
|
|
Optimalizace přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi Ti/hydroxyapatit
Slovák, Tomáš ; Matějková, Michaela (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optimalizací přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi titanu a hydroxyapatitu. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, blíže pak specifikuje titan a hydroxyapatit. Následuje přiblížení principu mechanického legování. Experimentální část práce popisuje přípravu směsí biokompatibilních prášků mechanickým legováním a jejich následné analýzy. V diskuzi jsou shrnuty výsledky a poznatky, které byly získány v experimentální části.
|
|
|
Pokročilá keramika pro tkáňové inženýrství
Vojtíšek, Jan ; Koplík, Jan (oponent) ; Bartoníčková, Eva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou keramických materiálů vhodných pro tkáňové inženýrství. Uměle vytvořené náhrady lidské tkáně můžeme rozdělit do několika generací. Patří tam inertní, bioaktivní a bioresorbovatelné materiály. Resorbovatelné náhrady se připravují z materiálů, které nahradí hostitelskou tkáň, např. hydroxyapatit. HA se může připravit několika způsoby, které jsou rozděleny na dvě hlavní skupiny (suchá a mokrá cesta). Pro lepší využití v medicíně se používají keramické pěny, které se nejčastěji připravují pěněním in situ nebo replikační technikou. Experimentální část se zabývá přípravou hydroxyapatitového prášku a optimalizací postupu. Vzorky byly charakterizovány IČ a Ramanovou spektrometrií, XRD analýzou a sledována velikost částic na SEM. In situ pěněním byly připraveny pěny z Al2O3, čistého HA a kompozitu (v poměrech 50 – 50, 75 – 25 a 90 – 10). Byla měřena jejich porozita stereolupou, objemová hmotnost a sledování slinutí SEM mikroskopií.
|
|
|
Polymeric Materials for the Controlled Drug Delivery and Controlled Release of Active Substances
Chamradová, Ivana ; Kučerík, Jiří (oponent) ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
The literature review of proposed doctoral thesis summarizes knowledge of both present-day biomaterials and the new type of “smart” biomaterials such as thermosensitive copolymers. Among those copolymers whose aqueous solutions are liquid at laboratory temperature but turn into a solid gel as the temperature rises to 37 °C belong e.g. amphiphilic triblock copolymers based on the biodegradable hydrophobic polylactide, polyglycolide and hydrophilic poly(ethylene glycol) (PLGA PEG PLGA). Commercially available thermosensitive PLGA PEG PLGA copolymers, known as ReGel or OncoGel are used as injectable controlled drug delivery systems for diabetes or cancer treatment, respectively. However, PLGA PEG PLGA copolymers might be used as well as inorganic drug delivery carries and biodegradable implants for regenerative medicine in orthopedic and dental applications. For this reason the biocompatible hydroxyapatite (HAp), utilized in the bone remodeling process, was employed because of its majority representation in hard tissue. The experimental part of this work is focused on the preparation of HAp/PLGA PEG PLGA composites, where used HAp was in the form of either nano- (n-HAp) or core-shell (CS) particles. Novel core-shell particles, prepared by double emulsion method, were consisted of “rigid” n-HAp core covered by PLGA PEG PLGA shell additionally end-functionalized by itaconic acid (ITA/PLGA PEG PLGA/ITA). ITA modification brought crosslinkable both double bonds and functional carboxylic groups to the ends of copolymer chains. Consequently, the ITA/PLGA PEG PLGA/ITA copolymer shell was chemically crosslinked to form life-time controlled 3D polymer network surrounded HAp core resulting in crosslinked core-shell particles (CS-x). The ATR-FTIR spectroscopy proved the presence of “new” ester bonds in polymer shell at 1021 cm-1 arising from the carbodiamide coupling reaction between -OH and -COOH groups. As mentioned above, both n-HAp and CS-x particles were mixed with the copolymer thermosensitive PLGA PEG PLGA matrix and flow/gelation behavior important for injectable materials were evaluated by rheological measurement. . It was found, that the addition of less than 5 wt.% of n-HAp particles or 10 wt.% of CS-x particles into the PLGA PEG PLGA polymer matrix retains its thermosensitive properties. However, adding higher amount of either n-HAp particles or CS-x particles in copolymer matrix changed the aqueous sol to permanent stiff gel while the temperature increases above 37 °C. Based on the ICP-OES analysis, the release of CS-x particles from 10 w/v % PLGA PEG PLGA gel matrix to the incubation medium at 37 °C was faster than in case of n-HAp particles (6 % vs. 3% in 9 days, respectively) which are more strongly bonded to matrix micellar structure. As a conclusion, composite based on n-HAP particles in copolymer matrix exhibiting stiff permanent gel at body temperature is suitable more as biodegradable bone adhesive while composite consisting of CS-x particles in thermosensitive copolymer matrix is useful as injectable drug delivery carrier.
|
|
|
Structure and Properties of Collagen/HAP Nanocomposite Networks
Kopuletá, Ema ; Lehocký,, Marián (oponent) ; Amler,, Evžen (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Polymer-based materials are some of the most promising materials for tissue engineering and controlled drug delivery. Collagen, as one of the most abundant proteins to be found in mammals, is especially interesting due to its tunable properties and excellent host reactions. This thesis is focused on the self-assembly and the mechanical properties of collagen in solution, its kinetics and general principles controlling the process. The effect of hydroxyapatite nanoparticles on the collagen self-assembly and mechanical properties is also investigated. Possible mechanisms of collagen/hydroxyapatite interactions are elucidated along with the description of structure evolution and properties at various structural levels. The shear rate dependences and viscoelastic behavior of collagen I and its nanocomposites with hydroxyapatite (HAP) were measured and interpreted molecularly. The structure of collagen I scaffolds was studied and the effect of HAP and cross-linking was determined. Finally, the results were discussed in terms of the applicability of collagen/hydroxyapatite nanocomposites in scaffolds for bone tissue regeneration.
|
|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (oponent) ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
The work is focused on the synthesis and the study of biocomposite materials for potential medical application. The theoretical part is a literature overview focused on different types of biomaterials especially on poly(vinyl alcohol) - hydroxyapatite (PVA/HA) composites. A set of polyvinyl alcohol (PVA) membranes with various weight percent - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of hydroxyapatite (HA) were prepared. Hydroxyapatite was prepared by precipitation procedure using starting materials of diammonium hydrogen phosphate and calcium nitrate tetrahydrate in water alkaline environment and then mixed with solution of poly(vinyl alcohol), which was prepared by dissolving it in water at 85°C. The different mixtures were casted in a mould and evaporated for 7 days at temperature 30 °C to obtain 0,5 mm thin membranes. The ATR-FTIR spectroscopy was used to identify the different functional groups in composite membranes, XRD testing was carried out to identify crystallized hydroxyapatite. The tensile testing and TGA measurement were realised to find the effect of HA amount on the mechanical properties and thermal stability of the membranes. The in vitro bioactivity tests in Simulated Blood Fluid (SBF) were performed for 2 hours, 7 and 28 days. SEM was used to characterise surface microstructure of biocomposite membranes before and after immersion in SBF. The surface of the tested membranes were analysed to investigate the formation of apatite, the characteristic of bioactivity. It was observed a formation of clusters within membranes with increasing amount of HA particles due to hydrogen bond and also the agglomeration and crystal growth of HA particles during drying of membranes. The bioactivity was found increasing with time immersion of biocomposite materials.
|
|
|
Studium přípravy a vlastností biokeramických kompozitů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou biokeramických kompozitních materiálů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2. Byla provedena řada experimentů zaměřených na stanovení vhodného složení suspenzí. Úprava suspenzí vysokoenergetickým mletím měla za cíl přípravu depozitů s dobrými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi pomocí EPD. Bylo provedeno hodnocení vlivu doby mletí, množství kyseliny monochloroctové v isopropanolové suspenzi, indiferentního elektrolytu LiCl a ZrO2 na průběh depozic a výsledné vlastnosti depozitů. Vliv slinovací teploty, doby mletí a obsahu vláken ZrO2 na chemické a strukturní složení byl určen pomocí rentgenové analýzy, měřením hustoty a strukturní analýzou pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Mechanické a bioaktivní vlastnosti slinutých depozitů byly stanoveny v závislosti na době mletí a obsahu ZrO2 vláken.
|
|
|
Syntéza biokeramických materiálů na bázi hydroxyapatitu
Kočicová, Pavla ; Králová, Marcela (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Práce se zabývá precipitační syntézou nanočásticového hydroxyapatitu s cílem posoudit vliv reakčních podmínek na morfologii částic. Teoretická část je zaměřena na obecnou charakterizaci biomateriálů, biokeramik a fosforečnanů. Dále se konkrétně zabývá hydroxyapatitem, jeho charakteristikou a možnými syntézami. Experimentální část práce popisuje precipitační syntézu hydroxyapatitu. Syntézy probíhaly při reakční teplotě 0-80 °C, při pH = 8-11, při době stárnutí 0-24 h, v přítomnosti povrchově aktivní látky (PAL) a chelatačního činidla a při postprecipitačním hydrotermálním nebo ultrazvukovém zpracování. K popisu připravených prášků byla využita rastrovací elektronová mikroskopie (SEM), transmisní elektronová mikroskopie (TEM), rentgenová difrakce (XRD), laserová difrakce (LD) a analýzy specifického povrchu (BET). Precipitační syntézou byly připraveny čisté prášky hydroxyapatitu nebo směs hydroxyapatitu a fosforečnanu vápenatého. Morfologie částic HA byla silně ovlivněna reakční teplotou – se zvyšováním teploty vznikaly rozměrnější částice s jasnější morfologií, většinou ve tvaru tyčinek. Na morfologii částic HA mělo značný vliv postprecipitační hydrotermální zpracování, které způsobilo vznik kulovitých nebo mírně podlouhlých částic. Reakční prostředí voda/etanol mělo vliv na morfologii částic – inhibovalo jejich růst.
|
host ::
RSS.