|
|
Collagen cross-linking using oxidized cellulose
Filka, Pavel ; Márová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Theoretical part of submitted diploma thesis deals with the basic finding of collagen, one of the most representing proteins in a human body, and oxidized cellulose used in medicine for several decades. Main part of the literature search is concerned on the collagen cross-linking, which is necessary for the collagen stability improving, thereby increasing the resistance against its degradation. As a cross-linking agent, the oxidized cellulose having the haemostatic properties as well as the carboxyl functional groups suitable for cross-linking proteins can be used. Experimental work was focused on the investigation of mutual behaviors of mixed water solutions based on oxidized cellulose and collagen. Films or lyophilized sponges prepared from these polymer mixtures could be used in medicine as a haemostatic or antibacterial wound healing coverings. The series of weight ratios between collagen and oxidized cellulose (9:1, 3:1, 5:3, 1:1, 1:2, 1:3, 1:9) involving constant content of collagen and increasing amounts of cellulose were prepared. Their ability to chemical linking, generating the formation of amide bond between carboxyl group of oxidized cellulose and free amino group of collagen, was investigated via two UV-VIS spectroscopic methods using a colored reaction among the chemical reagent (ninhydrin or 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid) and free amino groups of collagen. Moreover, the carboxyl groups of oxidized cellulose were activated either in the polymer solution (in situ) or in the form of a film using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide and N hydroxysuccinimide (EDC/NHS). The changes at the secondary structure level were investigated by Fourier-transformed infrared spectroscopy (FT-IR). The stability of thin prepared films from each polymer mixture was determined using hydrolytic degradation at 37 °C. Morphological changes in the two types of samples, one frozen quickly at – 196 °C and second slowly at -30 °C, were observed using scanning electron microscopy (SEM). During the polymer mixture preparation, the precipitation up to the ratio of 1:1 between collagen and cellulose has occurred. UV-VIS analyses confirmed free amino groups reduction resulting in cross-linking between collagen and cellulose as well as increasing in hydrolytical stability obtained from degradation measurement of prepared films. At the ratio higher than 1:2 up to 1:9 the polymer mixture was homogeneous without precipitation, however, from the increasing free amino groups it is presupposed that cellulose acted as physical cross-linker at the small amount and beyond the equilibrium state works more like solvent. It probably caused the changes in collagen at the secondary structure level registered from FT IR analysis. Activation of cellulose carboxyl groups by EDC/NHS was not confirmed. Collagen to cellulose ratio affected as well as the porosity and the pore size of prepared scaffolds. Based on SEM, the porosity of scaffolds froze by liquid nitrogen was between 46 – 60 % up to the ratio of 1:1 and significantly increased with cellulose addition up to 81 % (at ratio of 1:9). Average pore size of neat collagen was very small (14 ± 5 m) in comparison with pure oxidized cellulose (79 ± 24 m). That is why the cellulose addition increased the pore size approximately up to 55 m except for the 1:9 ratio having very large pore size (186 ± 76 m) and very regular structure resembling honeycomb seen at pure cellulose as well.
|
|
|
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.
|
|
|
Determination of collagen degradation degree using spectroscopy
Fišerová, Kateřina ; Márová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented diploma thesis deals with the characterization of collagen properties after exposure to various physical and chemical conditions. The main aim was to describe changes in the structure of collagen due to its modification, to assess the impact of these changes on the further use of collagen and the selection of appropriate methods for determining the collagen properties. Chemical structure of collagen, its use as biomaterials, collagen stability, and ways to determine the degree of disruption of the native collagen structure are described in the theoretical part. In the experimental work, water solutions based on the bovine collagen type I were treated by varying intensities of collagen disintegration (from 1 min at 6 000 rmp to 5 min at 14 000 rpm), different preparation temperatures (4 °C, room. temp. and 30 °C), preparation time (from 1 day up to 5 days), time of light radiation effect (from 1 day up to 14 days) and different values of pH (from 4 to 8). In order to describe the collagen structure and the changes that occurred during the modification of collagen by various conditions, prepared samples were analyzed both by UV VIS and FT-IR spectroscopy. Aqueous solution of 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid and ninhydrin solution in alcohol were used as the reagents with free amino groups of collagen in order to analyze the suitable colored products by UV-VIS spectroscopy. As for FT-IR spectroscopy, collagen samples were measured either in the form of KBr tablets or in films by ATR technique. To evaluate changes in the collagen structure the deconvulation of the amide I group characteristic band between 1590 - 1720 cm-1 in the infrared spectrum of collagen was used. The samples morphology was observed on the collagen lyophilized sponges by scanning electron microscopy (SEM). In accordance with theoretical assumptions, results confirmed that the largest disruption in collagen structure arise from long standing of collagen solution on the light. Significant changes cause as well increasing temperature and almost no effect on the collagen structure had disintegration intensity of collagen solution during the samples preparation. As for increasing pH, samples were stable and homogeneous until ph 5 but since the collagen has been separated and precipitated from water, which affected and distorted the UV-VIS analyses. The samples freezing freshly after preparation, disintegrated by 4 min at 14 000 rpm, at 30 °C and without changing the pH achieve the best characteristics. It was found that an appropriate method for determining the degree of collagen structure disruption is UV-VIS spectroscopy using 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid as reagent in combination with ATR infrared spectroscopy of collagen films.
|
|
|
Separace a charakterizace atelokolagenu
Konečná, Zuzana ; Zubal, Lukáš (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Cílem předložené bakalářské práce byla optimalizace separace rozpustného atelokolagenu z komerčně dostupného hovězího kolagenu a jeho následná charakterizace. Kollagen byl podroben enzymatickému trávení pomocí pepsinu a následně přečištěn pomocí filtrace, centrifugace a dialýzy. Získané vzorky byly následně charakterizovány pomocí infračervené spektrometrie, elektroforézy v polyakrylamidovém gelu a Hartree-Lowryho metody pro stanovení celkového obsahu proteinů. Vhodný časový rozsah enzymatického trávení pro získání vyhovujících výtěžků, byl určen na 60 – 70 hodin při hmotnostním poměru pepsinu a kolagenu 1:25. Nejvyšší výtěžek (72.6 %) byl získán při tomto poměru a době reakce 66 hodin. Dostatečné filtrace, která byla pro čistotu produktu klíčová, byla zajištěna kombinací filtračních technik s následnou centrifugací. Kvalita produktů z hlediska molekulových hmotností byla charakterizována pomocí gelové elektroforézy. Rozpustnost a její závislost na pH a koncentraci NaCl v roztoku byla měřena pomocí Hartree – Lowryho metody. Poměr mezi helikálním kolagenem a denaturovaným kolagenem ve vzorku byl měřen pomocí infračervené spektroskopie. Výsledná spektra se však nejevila zcela věrohodná. Jako vhodnější metodu pro zkoumání struktury kolagenu je možné použít například metodu cirkulárního dichroismu.
|
|
|
Reologie hydrogelů kolagenu a jeho nanokompozitů
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce směřuje k fenomenologickému popisu reologického chování čistého kolagenu I i jeho nanokompozitů s příměsí hydroxyapatitu ve čtyřech koncentracích. Měření bylo prováděno na reometru v konfiguraci kužel – deska pro rozsah smykových rychlostí od 0 s-1 do 100 s-1 za definovaných podmínek. Při teplotě 4 °C je kolagen ve vzorcích o daném složení rozpuštěn, zachovává si zde svůj nativní charakter a prekurzory hydrogelů setrvávají v kapalném stavu. Zahříváním vodného roztoku kolagenu o neutrálním pH dochází k spontánnímu procesu zesítění do fibrilárních struktur. Při 37 °C fibrily dorůstají do struktury gelu, ovšem rychlost jeho vzniku je závislá na obsahu kolagenových vláken. Naměřená data jsou zpracována ve formě tokových a viskozitních křivek, z nichž je vyhodnoceno a porovnáno reologické chování vzorků či strukturální a transformační změny jako odezva na mechanické zatížení a změnu teploty. Tyto poznatky mohou být využity při manipulaci s hydrogely. Obecně mohou posloužit jako základ pro další výzkum kolagenu, jeho interakcí s HAP a faktorů ovlivňujících jejich stabilitu či účinnost.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Degradace biomateriálů v modelovém fyziologickém prostředí
Mikulíková, Zuzana ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Cílem předložené práce je studium degradace vybraných modifikovaných bílkovinných materiálů a optimalizace metod použitelných pro sledování změn koncentrace proteinů ve vzorcích podléhajících proteolytické degradaci. V první části práce byla zpracována rešerše o biomateriálech používaných v biomedicínských aplikacích, biokompatibilitě, charakteru kolagenových materiálů a jejich použití. V rámci praktické části byly ověřeny vybrané metody sledování proteolýzy na kalibračních standardech hovězího sérového albuminu, kolagenu a vybraných aminokyselin. Součástí předložené práce bylo také sledování proteolýzy u vybraných modifikovaných kolagenových materiálů. V první fázi byly testovány vybrané metody stanovení celkových bílkovin: ninhydrinová, biuretová, Hartree-Lowryho, spektrofotometrie UV-VIS a metoda s využitím TNBS - trinitrobenzensulfonové kyseliny. Pro sledování proteolýzy byly upraveny dvě metody: biuretová metoda, detekuje peptidové vazby a metoda s TNBS, pomocí které lze detekovat primární aminoskupiny. Metody byly aplikovány na sledování proteolýzy u tří různých typů kolagenu degradovaných pomocí kolagenázy. U standardu rozpustného kolagenu a rovněž u modifikovaných kolagenů byl zaznamenán úbytek peptidových vazeb a přírůstek primárních aminoskupin úměrně koncentraci enzymu a poměru enzym : substrát. U nerozpustného kolagenu byla analýza výrazně ovlivněna strukturou a změnami konformace materiálu během degradace.
|
|
|
Revitalizační program Cellulite - dermopanniculosis deformans a jeho ověření v praxi
ŠPINDLEROVÁ, Martina
Diplomová práce se zabývá vytvořením a ověřením revitalizačního programu, který pozitivně působí na Cellulite - dermopanniculosis deformans. V teoretické části prezentujeme analýzu odborných termínů a pojmů, které s cellulitou úzce souvisí. Uvádíme zde názory českých i zahraničních odborníků, kteří se problematikou cellulity zabývají. Zaměřili jsme se také na aspekty vzniku cellulity. V závěru teoretické části jsme se věnovali dostupným revitalizačním metodám, které jsou zaměřené na eliminaci cellulity. Ve výzkumné části prezentujeme a vyhodnocujeme výsledky šestiměsíční aplikace revitalizačního programu. Experimentální šetření bylo prováděno na 60 ženách, které byly rozděleny na experimentální a kontrolní skupinu. Výsledky jsou statisticky zpracovány v podobě grafů, tabulek a doplněné diskuzí.
|
|
|
Reologie vysokoviskózních potravinářských hmot
Štern, Petr ; Vlasák, Pavel
Reologické vlastnosti vysokoviskózních potravinářských hmot, především živočišného původu, výrazně ovlivňují jejich přípravu, homogenizaci a zpracování. U vybrané hmoty byl proveden komplexní reologický popis tokového chování při technologii jejího zpracování. Na základě zjištěných výsledků lze konstatovat, že výraznější vliv má viskoelasticita než viskozita.
|
host ::
RSS.