|
|
Collagen cross-linking using oxidized cellulose
Filka, Pavel ; Márová, Ivana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce v teoretické části shrnuje základní fakta o kolagenu, bílkovině, která je nejrozšířenější v lidském organismu a oxidované celulóze používané v medicíně po několik desetiletí. Hlavním tématem této časti je síťování kolagenu, které je důležitým faktorem pro stabilizaci kolagenu podporující odolnost proti jeho degradaci. Jako síťující činidlo lze použít právě oxidovanou celulózu, která má kromě hemostatického účinku i funkční karboxylové skupiny vhodné k síťování proteinů. Praktická část práce byla zaměřena na sledování vzájemného chování směsí roztoků oxidované celulózy a kolagenu. Filmy či pěnové lyofilizáty připravené z těchto polymerních směsí by mohly sloužit jako účinná hemostatika nebo jako antibakteriální krytí ran podporující hojení. Byla zvolena řada hmotnostních poměrů mezi kolagenem a oxidovanou celulózou (9:1, 3:1, 5:3, 1:1, 1:2, 1:3, 1:9) se zachováním konstantního množství kolagenu, ale se vzrůstajícím množstvím celulózy. Jejich schopnost chemicky se vázat a umožnit tak vznik amidových vazeb mezi volnými aminovými skupinami kolagenu a karboxylovými skupinami oxidované celulózy byla sledována pomocí dvou UV-VIS spektroskopických metod, které využívají barevné reakce chemického činidla (ninhydrinu či 2,4,6 trinitrobenzensulfonové kyseliny) se zbylými volnými aminovými skupinami kolagenu. Karboxylové skupiny oxidované celulózy byly navíc aktivovány jak v polymerním roztoku tak i ve formě filmu směsí činidel 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu a N hydroxysukcinimidu (EDC/NHS). Pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FT-IR) byly vyšetřeny změny vzorků na úrovni sekundární struktury kolagenu. Stabilita připravených směsí byla sledována ve formě filmu pomoci hydrolytické degradace při 37 °C. Morfologické změny na dvou typech lyofilizovaných vzorků, vymražených rychle při 196 °C nebo pomaleji při -30 °C, byly sledovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Při přípravě polymerních směsí se obě složky (kolagen i celulóza) se vzrůstajícím obsahem celulózy srážely až do poměru 1:1. UV-VIS analýzy potvrdily pokles volných –NH2 skupin poukazující na síťování kolagenu s celulózou shodně s nárůstem odolnosti vůči hydrolytické degradaci získané z měření úbytků hmotností připravených filmů. Od poměru 1:2 se složky již nesrážely, polymerní roztok byl homogenní, ale z důvodu nárůstu počtu volných aminových skupin od tohoto poměru výše lze usoudit, že celulóza fungovala v malém obsahu pouze jako fyzikální síťovalo a po dosažení rovnovážného stavu s kolagenem funguje spíše jako rozpouštědlo. Tímto způsobem zřejmě mohlo dojít ke změnám kolagenu až na úrovni sekundární struktury zaznamenané pomocí FT-IR. Aktivace karboxylových skupin celulózy činidly EDC/NHS nebyla prokázána. Poměry složek ovlivnily i porozitu a velikosti pórů připravených lyofilizátů určených pomocí SEM. Do poměru 1:1 byla porozita skafoldů vymražených kapalným dusíkem mezi 46 – 60 %, po dalším přidání celulózy stoupla až na 81 % (u poměru 1:9). Průměrná velikost pórů samotného kolagenu byla velice malá (14 ± 5 m), oproti oxidované celulóze (79 ± 24 m), proto přídavek celulózy vždy zvýšil velikost pórů na cca 55 m s výjimkou poměru 1:9, mající vysokou průměrnou velikost pórů (186 ± 76 m) a velmi pravidelnou strukturu připomínající včelí plást, kterou má i samotná celulóza.
|
|
|
Study of some modified colagen biomaterials
Zouharová, Lucie ; Drábková, Michaela (referee) ; Márová, Ivana (advisor)
The aim of the presented work is the study and biochemical characterization of some modified collagen materials (prepared on Institute of Material Science, Faculty of Chemistry, BUT), optimalization of collagen isolation from various types of animal tissues and testing of isolated collagen stability. First, isolation of collagen from five different animal tissues was performed with satisfactory yields. The concentration of total proteins was measured by Biuret and Hartree – Lowry method, the concentration of free amino groups was measured by TNBSA method. Protein analysis in colllagen preparatives was peformed by vertical electrophoresis PAGE-SDS and by microfluidic electrophoretic system Experion for comparison. Further purification and separation of collagen isolates by gel permeation chromatography was tested too. To detailed characterization thermal stability of collagen specimens was performed by high performance ultrasonic spectroscopy. Biological stability of collagen was tested in model physiological conditions.
|
|
|
Determination of collagen degradation degree using spectroscopy
Fišerová, Kateřina ; Márová, Ivana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá charakterizací vlastností kolagenu po působení různých fyzikálních a chemických podmínek. Jejím cílem je popsat změny struktury kolagenu způsobené jeho modifikací, zhodnotit dopad těchto změn na další použití kolagenu a výběr vhodné metody pro determinaci vlastností kolagenu. V literární rešerši je popsána chemická struktura kolagenu, jeho využití jako biomateriálu, stabilita kolagenu a způsoby určení stupně porušení nativní kolagenní struktury. V experimentální části jsou vodné roztoky hovězího kolagenu typu I modifikovány působením různých podmínek - různé intenzity a délky dezintegrace (1 minuta při 6 000 otáčkám až 5 minut při 14 000 otáčkách), různé teploty přípravy (4 °C, pokojová teplota a 30 °C), různou dobou přípravy (1 až 5 dní), působením světla (1 až 14 dní) a úpravou pH (4 až 8). Za účelem popsání struktury kolagenu a změn, k nimž došlo během modifikace kolagenních vzorků působením různých podmínek jsou kolagenní roztoky analyzovány UV VIS spektrometrií a infračervenou spektrometrií. UV-VIS spektrometrií byly analyzovány barevné produkty reakce volných aminoskupin přítomných v kolagenu s vhodným činidlem. Jako činidlo byl použit vodný roztok kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové a roztok ninhydrinu v alkoholu. V případě FT-IR spektrometrie byly kolagenní vzorky analyzovány buď v podobě KBr tablet nebo pomocí ATR techniky v podobě filmů. Pro vyhodnocení změn ve struktuře kolagenu byla využita dekonvulace amidu I, jednoho z charakteristických pásů v infračerveném spektru kolagenu, který leží v oblasti 1590 - 1720 cm-1. Na základě snímků pořízených pomocí SEM byla porovnána morfologie kolagenních vzorků. V souladu s teoretickými předpoklady bylo zjištěno, že k nejvýraznějšímu porušení kolagenní struktury dochází při dlouhodobém stání kolagenního roztoku na světle. Podstatné změny způsobuje i zvýšení teploty a téměř žádný vliv na strukturu kolagenu nemá intenzita dezintegrace kolagenního roztoku. V případě zvýšení pH, byly vzorky do pH 5 stabilní a homogenní, ale poté docházelo k oddělení kolagenní fáze a srážení kolagenu, což ovlivnilo a zkreslilo UV-VIS analýzu. Nejlepších vlastností dosahují vzorky zamražené čerstvě po přípravě, dezintegrované 4 minuty při 14 000 otáčkách při 30 °C a beze změny pH. Na základě výsledků analýz se jako vhodné metody pro stanovení stupně porušení kolagenní struktury ukázala UV VIS spektrometrie s využitím kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové v kombinaci s infračervenou spektrometrií kolageních filmů.
|
|
|
Atelocollagen separation and characterization
Konečná, Zuzana ; Zubal, Lukáš (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
The aim of the presented bachelor thesis was to optimize separation of soluble atelocollagen out of commercially available bovine collagen and its characterization. Collagen went through an enzymatic digestion using pepsin as a protease and subsequently purified by filtration, centrifugation and dialysis. Obtained samples were characterized using infrared spectrometry, polyacrylamide gel electrophoresis and Hartree-Lowry assay for total protein determination. Suitable digestion time range to gain sufficient yields was decided from 60 – 70 hours at pepsin/collagen weight ratio 1:25. Highest yield (72.6 %) was obtained at mentioned ratio after 66 hours of reaction. Sufficient filtration, which was decisive for final product purity, was assured by combination of several filtration techniques with centrifugation. Quality of prepared product according to their molecular weight was characterized by gel electrophoresis. Solubility and its dependence on pH and NaCl concentration in solution were measured by Hartree – Lowry assay. Ratio between helical collagen and denaturated collagen was measured by infrared spectroscopy. Obtained spectra yet did not seem fully reliable and provided only a rough estimate. More accurate information about structure could be achieved by using circular dichroism spectroscopy.
|
|
|
Rheology of collagen hydrogels and its nanocomposites
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
This bachelor thesis deals with the phenomenological description of the rheological behavior of pure collagen I and its nanocomposites with addition of hydroxyapatite in four concentrations. Measurements were performed on a rheometer in the configuration cone – plate for a range of shear rates from 0 s-1 to 100 s-1 under defined conditions. At 4 °C, the collagen in samples of a specific composition remains dissolved; collagen retains his native character and the precursors of hydrogel are in the liquid state. By heating the aqueous solution of collagen with neutral pH leeds to spontaneous crosslinking process into fibrillar structure. At 37 °C, fibrils grow into the gel structure, however, the rate of its formation is dependent on the amount of collagen fibers. The measured data are processed in the form of flow and viscosity curves, from which the rheological behavior of the sample or structural and transformational changes in response to mechanical stress and temperature changes are evaluated and compared. This knowledge can be used to manipulate with hydrogels. Generally, it can help as a basis for further development of collagen, its interaction with HAP and factors influencing their stability or effectiveness.
|
|
|
System of collagen-hyaluronan in colloidal silver
Sklenářová, Renáta ; Obruča, Stanislav (referee) ; Hurčíková, Andrea (advisor)
The bachelor thesis is focused on the characteristics of solutions of hyaluronan and collagen in colloidal silver. These solutions polysaccharide and protein were prepared at several concentration rows that were analyzed by densitometer from Anton Paar and rheometer from TA Instruments. There were measured density, ultrasonic velocity and viscosity. The aim was to find the optimal ratio of collagen and hyaluronan in colloidal silver, which would suit the transdermal absorption and prepare skin healing spray.
|
|
|
Stability of cross-linked collagen
Součková, Gabriela ; Vojtová, Lucy (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Teoretická část této bakalářské práce pojednává o obecných vlastnostech kolagenu, který je nejčastěji rozšířeným vláknitým proteinem v těle, o síťování kolagenu, které vede ke zlepšení mechanických i chemických vlastností, a o široce využívaných síťovacích činidlech, především 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) karbodiimidu (EDC). Dále se zabývá několika metodami stanovení EDC ve vodném roztoku. Experimentální část je zaměřena na praktické stanovení množství EDC, které zůstalo ve vodě použité k promývání vzorků po síťování. Cílem bylo zjistit, jestli současně používaná metoda promývání je dostatečná pro jisté aplikace nebo je potřeba ji upravit. I přesto, že sloučenina EDC je prakticky netoxická, může způsobovat zbarvení kolagenních materiálů po sterilizaci ozařováním. Vzhledem k tomu, že nebylo zjištěno jaké množství EDC může ve vzorku zůstat nebo jestli je nezbytné vymýt veškeré EDC, je obtížné rozhodnout jestli je promývací metoda dostatečná nebo není. Navíc je potřeba brát do úvahy i ostatní vedlejší produkty síťování kolagenu. Nicméně cílem této práce bylo pouze zhodnotit účinnost vymývání EDC z kolagenních vzorků. Pro síťování byly použity tři různé koncentrace EDC a následně byly vzorky vymývány po různě dlouhou dobu. Takto bylo získáno 48 vodných vzorků, které byly následně třikrát spektrofotometricky stanoveny. Výsledně bylo zjištěno, že pro běžně používanou koncentraci síťovacího činidla (50 mmol.l 1 EDC) postačuje promývat vzorky po dobu 30 minut v roztoku hydrogenfosforečnanu sodného (Na2HPO3) a následně promývat ve vodě čtyřikrát po dobu 15 minut s výměnou vody při každém kroku. Po těchto krocích klesla koncentrace EDC v promývací vodě pod 1 mol . l-1, pro nižší koncentrace síťovacího roztoku byla dostatečná i kratší doba promývání. Výsledky této bakalářské práce jsou pouze předběžné, a proto by mělo následovat další zkoumání této problematiky.
|
|
|
Degradation of biomaterials in model physiological conditions
Mikulíková, Zuzana ; Obruča, Stanislav (referee) ; Márová, Ivana (advisor)
The aim of presented work was to study degradation of selected modified protein materials and optimization of methods usable for protein concentration changes in samples that undergo proteolytic degradation. In first part overview of biomaterials used in medicine applications, biocompatibility and of collagen materials and their applications was given. In experimental part some methods for proteolysis determination were tested using standards of albumin, collagen and selected amino acids. As a part of this work proteolysis of selected modified collagen materials was observed. First, following methods for total protein analysis were tested: ninhydrin method, biuret method, Hartree-Lowry, UV-VIS spectrophotometry and TNBS method (trinitro-benzen-sulphonic acid). For collagen proteolysis determination two of these methods were optimized: biuret method (peptide group detection) and TNBS (primary amino group detection). These two methods were applied on enzyme degradation of three collagen samples: soluble collagen standard, collagen standard type I (insoluble) and modified collagen material for clinical application. In soluble and modified collagens collagenase effect exhibited decrease of peptide bounds and, simultaneously, increase of primary amino groups according to enzyme concentration and enzyme:substrate ratio. In insoluble collagen analysis was strongly influenced by structure and conformation changes of material during degradation.
|
|
|
Revitalization program Cellulite - dermopanniculosis deformans and its verification in practice.
ŠPINDLEROVÁ, Martina
Diploma thesis deals with developing and testing of revitalization program which has positive effect on Cellulite-dermopanniculosis deformans. The research presents and evaluates results of revitalization program which took 6 months. Analysis of technical terms, that are closely related to cellulite, is presented in the theoretical part. There are presented views of Czech and foreign experts who deal with issues of cellulit. At the end of theoretical part we focused on available revitalizing methods that are aiming to elliminate cellulit. Experimental investigation was carried out on 60 women who were divided into experimental and control groups. Results are statisticaly processed in the form of graphs and tables and acompanied with discussion.
|
|
|
Rheology of high viscous food substances
Štern, Petr ; Vlasák, Pavel
Rheological properties of high viscous food substances, mainly of animal origin, greatly influenced their preparation, homogenization and processing. By collagen substances were studied the complex of rheological properties by their processing. We have determined, that the viscoelasticity have the bigger influence that dynamic viscosity.
|
guest ::
