|
|
Rheological properties of biodegradable thermosensitive copolymers
Chamradová, Ivana ; Poláček, Petr (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Hlavním cílem předložené diplomové práce byla příprava, charakterizace a reologická studie "inteligentních" injektovatelných hydrogelů, které jsou biodegradovatelné, biokompatibilní a s řízenou životností sestávajících se z hydrofilního polyethylenglykolu (PEG) a hydrofobního kopolymeru kyseliny polymléčné a polyglykolové (PLA/PGA). Výsledný termosenzitivní PLGA–PEG–PLGA kopolymer, který geluje při teplotě lidského těla, byl dále funkcionalizován anhydridem kyseliny itakonové získané z obnovitelných zdrojů, přinášející jak reaktivní dvojné vazby tak i funkční –COOH skupiny na konce kopolymeru. Navíc byl PLGA–PEG–PLGA kopolymer modifikován bioaktivním anorganickým hydroxyapatitem pro použití jako injektovatelné kostní adhezivum. Oba modifikované kopolymery jak ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA tak i PLGA–PEG–PLGA/HAp ovlivňují reologické vlastnosti původního PLGA—PEG—PLGA kopolymeru rozhodující o tom, zda by mohly být nové polymerní materiály vhodné jako injektovatelné nosiče léčiv nebo kostní lepidla v lékařských aplikacích. Experimentální část této práce je zaměřena především na charakterizaci viskoelastických vlastností jak nemodifikovaného PLGA—PEG—PLGA kopolymeru tak i s přidáním ITA nebo HAp metodou obrácených testovacích vialek (TTIM) a dynamickou reologickou analýzou. Výhodou TTIM je vizualizace přechodu sol-gel, určení kritické gelační teploty a kritické gelační koncentrace. Reologická měření poskytují informace o viskozitě a vizkoelasticitě gelu změnou elastického (G´) a ztrátového (G´´) modulu. Připravené kopolymery byly také charakterizovány 1H NMR a GPC. Povrch a velikost částic HAp byl popsán pomocí SEM a laserového analyzátoru částic. Původní PLGA—PEG—PLGA kopolymer i kopolymer modifikovaný ITA a HAp vykazovaly sol-gel přechod vyvolaný zvýšením teploty. Reologické vlastnosti kopolymerů v koncentračním rozmezí 6 až 24 hm. % ve vodě byly studovány buď TTIM nebo užitím reometru a získané výsledky spolu velmi dobře korespondovaly. Reologické vyhodnocení prokázalo dvě „překřížení“, kde G´ =G´´. První překřížení velmi dobře korespondovalo s prvním sol-gel přechodem nalezeným prostřednictvím TTIM. Maximální hodnota G´ odpovídající nejvyšší tuhosti polymerního gelu byla situována v bílém gelu. Druhý fázový přechod představuje přechod mezi gelem a suspenzí, kdy je bílý polymer oddělen od vody. Tuhost gelu roste s rostoucí koncentrací polymeru ve vodě. Pro srovnání, kopolymer modifikován jak ITA, tak i přidáním HAp (0, 10, 20, 30, 40, 50 hm %) vykázal zvýšení tuhosti gelu oproti původnímu kopolymeru PLGA–PEG–PLGA a přiblížení teploty maximální hodnoty G´ tělesné teplotě (37 °C). Bylo prokázáno, že jak ITA/PLGA–PEG–PLGA/ITA kopolymer tak i PLGA—PEG—PLGA/HAp kompozit jsou vhodnými kandidáty na injekovatelné systémy pro řízené uvolňování léčiv či kostní adhezivum pro ortopedii nebo zubní aplikace.
|
|
|
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.
|
|
|
Stress-strain analysis of skull implant
Hřičiště, Michal ; Borák, Libor (referee) ; Marcián, Petr (advisor)
Lebeční implantáty se používají jako náhrady částí lebečních kosti, které v důsledku zranění nebo nemoci ztratili svou funkci. Důležitým faktorem, který ovlivňuje funkci celé soustavy implantátu, jsou jeho mechanické projevy. Tato práce stručně shrnuje současné znalosti v oblasti rekonstrukce lebečních defektů a popisuje srovnání různých tvarů stěn implantátu vytvořených z různých materiálů, na základě deformační napěťové analýzy modelu neurocrania s umístěným implantátem, zatíženým nitrolebečním tlakem a vnějším zatížením.
|
|
|
Study of bioceramic materials on the base of calcium phosphates
Kolář, Martin ; Maca, Karel (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
The literature search on the topic of Bioceramic materials focused in layered materials based on calcium phosphates was written up. Based on knowledge obtained, experiments of preparation of calcium phosphates layered materials based on calcium phosphates by spin-coating method focused in optimalization of layer application conditions were designed and carried out. Experiments of preparation of hydroxyapatite bulk ceramics by uniaxial pressing followed by heat treatment were also performed. Prepared layered and bulk ceramics were characterized from bioactivity point of view by testing of their interaction with simulated body fluid.
|
|
|
Preparation of bioceramic materials for medical applications
Doboš, Petr ; Šoukal, František (referee) ; Palou, Martin (advisor)
The aim of this work was to prepare hydroxyapatite powder by sol-gel and precipitation method. Then, the powders were pressed and sintered at 500 °C, 800 °C and 1100 °C. These samples of HAP were analyzed by FTIR, XRD, SEM methods. The microstructure measurement by SEM indicates that the size HAP particles varies from micro to nano meter. The average size of dominant particles is determined around 5 – 8 µm with surrounding fine particles of 1 µm size. The in vitro bioactivity of HAP samples was investigated by immersing them in Simulated Blood Fluid for 4 weeks. The work reports the result of mikrostructure analysis of samples after immersion. The bioactivity was influenced by the sintering temperature. It is evident, that the layer of the new hydroxyapatite phase formed during immersion on the surface of initial HAP samples changes with temperatures.
|
|
|
Particulate composites based on nano HA/TCP particles for bone graft replacements
Suchý, Tomáš ; Rýglová, Šárka ; Balík, Karel ; Sucharda, Zbyněk ; Denk, F.
Particulate composite materials have been developed for applications in the form of an intervertebral cage (for use in spine treatment). The intervertebral cage is composed of a bearing cage made of PEEK and a composite core with the surface contacting the bone surface and ensuring elastic linkage of two vertebral bodies, resulting in good adhesion to the bone. Mechanical analysis of different kinds of particulate composites was performed. The effect of hydroxyapatite and tri-calcium phosphate nanofiller volume fractions on the mechanical properties of particulate composites was investigated.
|
|
|
Biocompatibility optimization of fabric composites by calcium phosphates
Sochor, M. ; Balík, Karel ; Suchý, Tomáš ; Sucharda, Zbyněk
Composite materials based on a polyamide fabric and a polydimethylsiloxane matrix were designed for application in bone surgery. In order to increase the bioactivity, 2, 5, 10, 15, 20 and 25 vol. % of nano/micro hydroxyapatite and tricalcium phosphate were added. The effect of the additives on the mechanical properties was studied. Simultaneously, changes in the inner structure of the composites were investigated by means of image analysis.
|
|
| |
|
| |
|
| |
guest ::
