|
|
Preparation of thin wall ceramic hollow fibers by dip-coating
Gockert, Radek ; Maca, Karel (referee) ; Salamon, David (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá výrobou ultratenkých keramických dutých vláken pomocí metody povlakování namáčením. Příprava keramických dutých vláken je v současnosti limitována rozměrem vnějšího a vnitřního průměru. Aplikace metody povlakování namáčením pro přípravu ultratenkých dutých je nový a technologicky náročný proces vyžadující volbu vhodné šablony a zároveň zvládnutí kontroly parametrů povlakování. Základními zvolenými materiály s vysokým aplikačním potenciálem jsou hydroxyapatit a oxid titaničitý. Samonosná dutá vlákna s tloušťkou stěny pod 1 m byla úspěšně připravena z obou materiálů. Dále byl také popsán proces povlakování namáčením obětovaných šablon. Tato metoda je unikátní, protože umožňuje produkci ultratenkých keramických dutých vláken s vnitřním průměrem pod 100 m a tloušťkou stěny pod 1 m.
|
|
|
Shaping of bioceramic hydroxyapatite scaffolds on micro level
Pejchalová, Lucie ; Novotná, Lenka (referee) ; Salamon, David (advisor)
Due to increasing average age of population around the world, there are more patients who need surgery of musculoskeletal system. In some cases, it is even necessary to implant new bone scaffold or replace joints. Hydroxyapatite is the most frequently used material for its biocompatibility and bioactivity. On the other hand, mechanical properties constraints its use in porous scaffolds. The method providing both good mechanical stability and high porosity is freeze – casting. This method utilises controlled freezing to form lamellar structure. During freezing of slurry, ice crystals grow in direction of temperature gradient. In next step, ice crystals are removed by lyophilisation and lamellar structure is revealed. This structure is relatively unstable and needs to be reinforced by sintering. There are many aspects affecting resulting structure – freezing schedule, slurry concentration etc. We used water/ceramic slurries in various concentrations of hydroxyapatite (7,5 % vol., 10 % vol., 15 % vol. and 20 % vol.). These slurries were used for preparation of porous bone scaffolds. We tried to add 3D mash to form net of channels and we observed favourable changes in porosity. 3D mash was removed during sintering. Resulting bioceramics structure was highly porous (up to 90 %). These scaffolds had an acceptable ration between porosity and mechanical stability, too. We considered, adding of 3D mash, as good way to form channels of desired properties.
|
|
| |
|
|
Optimization of biocompatible Ti/hydroxyapatite-based composite blends fabrication
Slovák, Tomáš ; Matějková, Michaela (referee) ; Čížek, Jan (advisor)
The bachelor's thesis deals with optimalization of biocompatible composite mixtures based on titanium and hydroxyapatite. The theoretical part is focused on biomaterials, specifying Ti and HA in more detail. The following section pertains to the principle of mechanical alloying. Preparation of the biocompatible composite mixtures by mechanical alloying and their following analyses are described in the experimental part. Results obtained in the experimental part are summarized in the discussion.
|
|
|
Advanced ceramics for tissue engineering
Vojtíšek, Jan ; Koplík, Jan (referee) ; Bartoníčková, Eva (advisor)
This bachelor´s thesis deals issues of ceramics materials suitable for tissue engineering. An artificial substitute for human tissue can be divided to several generations. This include inert, bioactive and bioresobable materials. Resorbable substitutions are prepared from materials, which could substitute host tissue, for example hydroxyapatite. HA can be prepared in different ways (dry and wet way). To better application in medicine, ceramics foams prepared by in situ foaming or replication technique are using. Experimental part of this paper deals preparing of hydroxyapatite powder and process optimization. Samples was characterized by IR and Raman spectrometry, XRD analysis and particle size was studied by SEM. Ceramics foams was prepared by in situ foaming from Al2O3, HA and composites (in ratio 50 – 50, 75 – 25, 90 – 10). Porosity was evaluated by stereomicroscope, density and level of sintering was studied by SEM microscopy.
|
|
|
Polymeric Materials for the Controlled Drug Delivery and Controlled Release of Active Substances
Chamradová, Ivana ; Kučerík, Jiří (referee) ; Lehocký,, Marián (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Literární rešerše předložené dizertační práce shrnuje poznatky jak o současně používaných biomateriálech, tak i o tzv. „chytrých“ biomedicínských materiálech mezi které patří termocitlivé kopolymery. Mezi tyto kopolymery, jejichž vodné roztoky gelují při teplotě lidského těla (37 °C), řadíme amfifilní triblokové kopolymery skládající se z hydrofobního laktidu, glykolidu a hydrofilního polyethylen glykolu (PLGA PEG PLGA). Komerčně dostupné termocitlivé kopolymery známé pod názvem ReGel or OncoGel jsou v současné době využívány jako injekčně aplikovatelné nosiče s postupným uvolňováním léčiv, zejména při léčbě cukrovky nebo onkologického onemocnění. Nicméně PLGA PEG PLGA triblokový kopolymer může být použit I jako polymerní nosič anorganického léčiva případně jako biodegradabilní implantát v dentálních či ortopedickýchých aplikacích. Z toho důvodu byl vybrán anorganický biokompatibilní hydroxyapatit (HAp) pro své majoritní zastoupení v tvrdých tkáních. Experimentální část je zaměřena na přípravu HAp/PLGA PEG PLGA kompozitů, ve kterých je HAp buď ve formě nano- (n-HAp) nebo „core-shell“ částic (CS). Nové CS částice, připravené dvouemulzní metodou, jsou složeny z „tuhého“ HAp jádra obaleného termocitlivým kopolymerem, který je navíc funkcionalizován kyselinou itakonovou (ITA/PLGA PEG PLGA/ITA). Funkcionalizace pomocí ITA vnáší do původní struktury kopolymeru jak síťovatelné dvojné vazby, tak i koncové karboxylové skupiny. Volné karboxylové skupiny na koncích ITA/PLGA PEG PLGA/ITA kopolymerního obalu byly dále zesíťovány za vzniku 3D chemické sítě (CS-x), jejíž životnost je řízena a kontrolována. ATR-FTIR spektroskopie prokázala přítomnost „nových“ esterových vazeb vzniklých karbodiimidovou reakcí –OH a –COOH skupin, kterým náleží adsorpční pásy ve vlnové délce 1021 cm-1.. n-HAp a CS-x částice byly přidány do kopolymerní termocitlivé matrice (PLGA PEG PLGA) za účelem charakterizace jejich reologického chování. Bylo zjištěno, že pokud bylo do polymerní matrice přidáno méně než 10 hm. % CS-x částic a jen 5 hm.% n-HAp kompozit si zachoval své termocitlivé vlastnosti. Na druhou stranu, přídavek vyššího množství HAp částic do polymerní matrice zajistil změnu vodného polymerního solu v permanentní gel při teplotě nad 37 °C. Analýza ICP-OES prokázala rychlejší uvolňování CS-x částic z 10 hm/obj. % PLGA PEG PLGA polymerní matrice do inkubačního média (6 % 9. den) než tomu bylo u n-HAp částic (jen 3 %), které jsou vázány více v micelární struktuře kopolymeru. Proto, kompozit na bázi n-HAP částic tvořící tuhý trvalý gel při tělesné teplotě, je vhodný více jako biologicky rozložitelné kostní lepidlo, zatímco kompozit z CS-x částic a termocitlivého kopolymeru je vhodný jako nosič léčiv pro injekční aplikace.
|
|
|
Structure and Properties of Collagen/HAP Nanocomposite Networks
Kopuletá, Ema ; Lehocký,, Marián (referee) ; Amler,, Evžen (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní biomateriály jsou jedním ze současných populárních témat vzhledem k možnosti potenciální aplikace v tkáňovém inženýrství a řízeného dávkování léčiv v organismech. Kolagen je jako jeden z nejčastěji se vyskytujících proteinů zvláště zajímavý díky svým rozmanitým vlastnostem bez imunoreakce organismu příjemce. Tato práce je zaměřena na samouspořádávací procesy, kinetiku, obecné zákonitosti řídící proces samouspořádání a mechanické vlastnosti kolagenních roztoků. Dále je zkoumán efekt hydroxyapatitových nanočástic na samouspořádávání kolagenu a mechanické vlastnosti výsledných nanokompozitních hydrogelů. Jsou objasněny možné mechanismy interakcí mezi kolagenem I a hydroxyapatitem spolu s popisem vývoje struktury a vlastností na různých úrovních struktury. Byly měřeny a molekulárně interpretovány závislosti viskoelastických veličin na smykové rychlosti spolu s viskoelastickým chováním. Dále byla studována struktura kolagenních scaffoldů a určen vliv HAP a síťování. Závěrem byly diskutovány výsledky v souvislosti s jejich aplikovatelností v tkáňovém inženýrství chrupavek tvrdých tkání a v regenerativní medicíně.
|
|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (referee) ; Bakoš, Dušan (referee) ; Palou, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývala syntézou a studiem kompozitních materiálů pro potenciální lékařské využití. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, zejména na kompozity složené z polyvinylalkoholu a hydroxyapatitu(PVA/HA). Byly připraveny kompozitní membrány složené z polyvinylalkoholu s různým hmotnostním zastoupením hydroxyapatitu - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% a 50%. Hydroxyapatit (HA) byl připraven srážecí metodou z hydrogenfosforečnanu amonného a tetrahydrátu dusičnanu vápenatého ve vodném alkalickém prostředí. Vzniklá suspenze se smísila s roztokem polyvinylalkoholu, který byl připraven rozpuštěním ve vodě o teplotě 85° C. Jednotlivé směsi byly odlity do formy a sušeny po dobu 7 dní při teplotě 30 ° C, vzniklé 0,5 mm tenké membrány byly analyzovány ATR-FTIR spektroskopií k identifikaci funkčních skupin v kompozitu, dále byla provedena XRD analýza. Zkouška tahem a TGA měření byly realizovány k určení vlivu HA na mechanické vlastnosti, respektive změnu tepelné odolnosti kompozitů ve srovnání s čistým PVA. Byla provedena zkouška bioaktivity v simulovaném krevním roztoku (SBF) po dobu 2h, 7 a 28 dnů. SEM byla použita k charakterizaci povrchové mikrostruktury biocompositních membrán před a po ponoření do SBF. Na povrchu testovaných membrán vznikla vrstva apatitu, která je charakteristická pro bioaktivní materiály. Bylo zjištěno, že s rostoucím množstvím HA částic docházelo ke vzniku aglomerátů v kompozitu, které vznikly mimo jiné jako důsledek růstu krystalů HA během sušení membrán. Bioaktivita rostla s delším působením SBF na vzorky.
|
|
|
Study of preparation and properties of Ca-phosphates/ZrO2 biocomposites
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
The thesis was focused on preparation of bioceramic composite materials containing Ca-phosphates and zirconia fibers using electrophoretic deposition. A series of experiments were aimed at determining the appropriate composition of the suspensions. High-energy milling was used for preparing deposits with good physical and mechanical properties using EPD. The influence of milling time, the amount of monochloroacetic acid in isopropanol slurry indifferent electrolyte LiCl and ZrO2 were evaluated on the course deposition and the resulting properties of the deposits. Influence of sintering temperature, the milling time and the fiber content of ZrO2 on the chemical and structural composition was determined by X-ray analysis, measurement of density and structural analysis using a scanning electron microscope. Mechanical and bioactive properties of sintered deposits were determined depending on the milling time and content of ZrO2 fibers.
|
|
|
Synthesis of bioceramic materials based on hydroxyapatite
Kočicová, Pavla ; Králová, Marcela (referee) ; Částková, Klára (advisor)
The thesis deals with the precipitation synthesis of nanoparticle hydroxyapatite with goal to study the influence of reaction conditions on the morphology of the particles. The theoretical part is focused on biomaterials, bioceramics and phosphates characterization. Further the work is focused on hydroxyapatite, its characteristics and possible synthesis in particular. The synthesis of hydroxyapatite precipitation is described in the experimental part. Syntheses were performed at a reaction temperature of 0-80 °C at pH = 8-11, at the aging time of 0-24 h, in the presence of surfactant and the chelating agent and with the post-precipitation hydrothermal or ultrasonic treatment. For characterization of the prepared powders, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), laser diffraction (LD) and the analysis of the specific surface area (BET) were used. Pure hydroxyapatite powders or a mixture of hydroxyapatite and tricalcium phosphate were prepared by precipitation syntheses. HA particle morphology was strongly affected by the reaction temperature – with increasing temperature the larger particles with a clearer morphology were formed, mostly in the rod shape. Postprecipitation hydrothermal treatment had a significant influence on the morphology of HA particles – it caused the formation of spherical or slightly elongated particles. The reaction medium of water/ethanol significantly affected the particle morphology – it inhibited the particle growth.
|
guest ::
