|
|
Moderní biomateriály pro regeneraci pojivových tkání
Hefka Blahnová, Veronika ; Filová, Eva (vedoucí práce) ; Maxová, Hana (oponent) ; Motlík, Jan (oponent)
Pojivové tkáně se typicky vyznačují velkým objemem mezibuněčné hmoty. Jejich hlavní funkcí je poskytovat mechanickou oporu a ochranu ostatním tělním orgánům. Tato práce je zaměřena na regeneraci tkáně kosti a chrupavky, potažmo osteochondrálního defektu. V rámci provedených experimentů byla sledována viabilita a diferenciace lidských kmenových buněk. V in vitro podmínkách byl testován PCL nosič s příměsí růstových faktorů, kolagenová pěna s biokeramikami, xenogenní kostní štěp s biomimetickými peptidy a titanový nosič s nanostrukturovaným povrchem. Vybraný bezbuněčný nosič byl následně implantován do osteochondrálního defektu králičího modelu, kde byla sledována míra regenerace poškozených tkání. In vivo byl hodnocen kolagenový nosič s příměsí PCL nanovláken a biokeramik obohacený o růstové faktory IGF-1, bFGF, TGFβ1 a BMP-2. Právě přídavek růstových faktorů se in vivo jevil jako ne příliš vhodný především z důvodu indukce patologické zánětlivé odpovědi. a to navzdory tomu, že v in vitro podmínkách vykazoval spíše pozitivní efekt. Rovněž biomimetické peptidové sekvence stimulovaly osteogenní diferenciaci lidských mezenchymálních kmenových buněk. V případě různých typů biokeramik kombinovaných s kolagenem i buňky reagovaly spíše na konkrétní kalcium fosfát, respektive hydroxyapatit, než na povrchové...
|
|
|
Poly(3-hydroxybutyrate) based materials for 3D printing in medical applications
Krobot, Štěpán ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
This master's thesis deals with the preparation and testing of 3D printed scaffolds for bone tissue engineering. The aim of the thesis is laboratory preparation of polymer blends on the basis of poly(3-hydroxybutyrate), poly(lactic acid) and polycaprolactone and their processing into the form of 3D printing filaments. Three polymeric blends were prepared and processed into the form of 3D printing filaments. Differential scanning calorimetry was conducted to evaluate the thermal properties, followed by temperature tower test and warping test to determine the processing conditions for 3D printing. The lowest warping coefficient was 1.26 for a blend of poly(3-hydroxybutyrate) with polycaprolactone and plasticizer. Tensile test, three-point flexural test and compression test were used to study the mechanical properties of materials. Scaffolds with different surfaces for bone tissue engineering were 3D printed from prepared filaments to determine the most optimal surface for cell proliferation. To determine the surface properties and their influence on cell adhesion, optical contact angle measurement with the use of OWRK method to calculate surface energy was conducted. 3D printed surfaces were also subjected to roughness analysis by confocal microscopy to determine their roughness and its effect on contact angle with water and cell growth. Finally, in the last part, in vitro tests on scaffolds were conducted in collaboration with the Institute of Experimental Medicine (Czech Academy of Sciences) to find out whether the prepared materials are non-cytotoxic and how the surface of scaffold affects the cell growth and proliferation. In the end, two out of three materials were proven to be non-cytotoxic (both blends of poly(3-hydroxybutyrate) with polycaprolactone) and that their mechanical properties were comparable with human trabecular bone. The most optimal surface for cell growth is probably grid diameter 50 m with roughness along the perimeter 1.9 m, which corresponds with water contact angle 74.1°.
|
|
|
Nanovlákenné materiály v inženýrství kostní tkáně
Zajdlová, Martina ; Bačáková, Lucie (vedoucí práce) ; Míčová, Petra (oponent)
Tato práce je zaměřena na nanovlákenné materiály, které nacházejí perspektivní uplatnění v nové moderní mezioborové disciplíně - tkáňovém inženýrství. V minulosti se vyvíjely různé strategie při tvorbě materiálů určených k tkáňovému inženýrství, od materiálů nedovolujících adhezi žádných buněk na svůj povrch. tzv. bioinertních až po současnou snahu vytvořit tzv. "hybridní bioarteficiální orgány". Především v inženýrství kostní tkáně mají velký potenciál polymerní materiály v podobě nanovlákenné sítě, jako například poly(laktid) nebo poly(kaprolakton) s anorganickou příměsí, např. ve formě nanokrystalického hydroxyapatitu. Materiál v takovéto podobně napodobuje přirozenou strukturu kostní tkáně a tím stimuluje adhezi, proliferaci a diferenciaci buněk do žádaného buněčného typu. V experimentální části této práce byl jeden z těchto nadějných nanomateriálu otestován na jeho biokompatibilitu v podmínkách in vitro. Poly(laktid) v podobě nanovlákenné sítě s 0, 5 a 15 hmotnostními % nanokrystalického hydroxyapatitu byl připravený firmou Elmarco s.r.o., Liberec. Buňky lidských osteoblastů linie MG 63 byly na těchto materiálech kultivovány po dobu 1, 3 a 7 dní. Výsledky poukazují na výhodu příměsi hydroxyapatitu, který stimuluje buňky k tzv. osteogenní diferenciaci a zároveň umožňuje i relativně dobrou...
|
|
|
Characterization of ultra-thin polymer films on solid substrates using different physical techniques
Pop-Georgievski, Ognen ; Rypáček, František (vedoucí práce) ; Adam, Pavel (oponent) ; Werner, Carsten (oponent)
Cílem disertační práce je příprava ultratenkých polymerních filmů na pevných substrátech a jejich charakterizace pomocí fyzikálních metod. Fyzikální techniky, které jsou použity v této práci, selektivně popisují jednotlivé charakteristiky studovaných filmů. Některé z těchto technik jsou více specifické pro stanovení některých vlastností povrchů, avšak neposkytují informace o jiných důležitých vlastnostech těchto systémů. Proto pouze kombinací jednotlivých metod lze získat celkový pohled na architekturu, složení a funkci filmů a jejich vrstev. Tento kombinovaný přístup umožňuje získat hodnoty jednotlivých charakteristik a současně osvětluje fyzikální mechanizmy zodpovědné za chování zkoumaných systémů, což je důležité pro jejich další aplikace. Konkrétní polymerní filmy, jimiž se tato práce zabývá, reprezentují rozdílné typy systémů, které jsou významné pro aplikace v biomedicíně, biotechnologiích a tkáňovém inženýrství. Lze je zařadit do čtyř skupin: 1. Filmy polylaktidu vytvářené roubováním z tenkých filmů silanizovaného alakritu. 2. Polydopaminové filmy, které lze využít jako vhodnou platformu pro další modifikaci povrchů. 3. Polyethylenoxidové filmy roubované na povrchy potažené polydopaminem. 4. Poly(ω-methoxy-oligo(ethylene oxide) methacrylatovové), poly(ω-hydroxy-oligo(ethylene oxide)...
|
|
|
Koaxiální a emulzní nanovlákna pro biomedicínské použití
Korbelová, Gabriela ; Buzgo, Matej (vedoucí práce) ; Pavlů, Barbora (oponent)
Současná léčba poranění tkání se potýká s četnými problémy, jako jsou omezená regenerační kapacita a imunitní reakce těla na cizorodá tělesa. V mnohých případech tak neumožňuje plnohodnotnou regeneraci tkání a plné obnovení jejich původní funkce. Řízené dodávání růstových faktorů má značnou signifikanci pro navození hojení ran u širokého spektra defektů. Biokompatibilní a biodegradabilní nanovlákenné nosiče připravené metodou elektrostatického zvlákňování představují univerzální platformu pro dodání široké škály látek regulovaným způsobem. Cílem práce je vytvořit přehled a zhodnocení vlastností nanovlákenných systémů pro řízené uvolňování léčiv vytvořených elektrostatickým zvlákňováním. Práce se zaměřuje zejména na využití růstových faktorů jako aktivních látek navozujících hojení tkáně. Nanovlákenné nosiče nabízí řadu výhod, jsou schopné trvale dodávat bioaktivní látku do místa tkáňového defektu, zachovávat bioaktivitu uvolňované látky a tím stimulovat adhezi, proliferaci a diferenciaci buněk na svém povrchu. Oproti klasickým metodám tkáňového inženýrství využívajících tkáňové štěpy s rizikem jejich imunitního odmítnutí nabízí tyto funkcionalizované biodegradabilní nosiče možnost tvorby tzv. bezbuněčných nosičových systémů bez nutnosti izolace hostitelských buněk, kdy je daná tkáň regenerována in...
|
|
|
Nanostructured Modifcation of Material Surfaces for Controlled Cell Cultivation
Kotelnikov, Ilya ; Proks, Vladimír (vedoucí práce) ; Chytil, Petr (oponent) ; Šebestová Janoušková, Olga (oponent)
Komerčně dostupné materiály a média pro kultivaci buněk neumožnují kultivaci a růst buněk s využitím specifických interakcí buňka-povrch. Cílem této práce je vývoj povrchů pro kultivaci buněk, které napodobují podmínky v živých tkáních a vytvoření povrchů pro kultivaci specifického typu buněk. Přístup zavedený v této práci je založen na aplikaci biomimetických peptidových ligandů na inertní nosné materiály s non-fouling vlastnostmi. Vzhledem k tomu, že volba sekvence ligandu a vzdálenost mezi peptidy má vážný vliv, bylo syntetizováno a zkoumáno několik modelových peptidů s různými parametry. Adhezivní peptidy byly syntetizovány syntézou peptidů na pevné fázi. Také byly syntetizovány a testovány peptidy s kontrolními peptidovými sekvencemi bez biologické aktivity. Nedílnou částí práce je dále prostorová distribuce peptidů na povrchu. 'Click'-reakce byla použita pro úspěšnou imobilizaci peptidů na modifikovaných površích. Vzdálenost mezi molekulami peptidů na povrchu byly řízeny jejich koncentrací v reakční směsi. Referenční vzorky byly imobilizovány radioaktivně značenými peptidy pro kvantitativní odhad přítomných peptidů. Dále byly materiály s různými typy peptidů a rozsahem koncentrací využity pro kultivace buněčných kultur, kdy experimenty byly zaměřeny na zkoumání interakcí buněk s připravenými...
|
|
| |
|
|
Effect of bioceramic additives on morphology, physical and biological properties of collagen scaffolds for bone tissue engineering
Klieštiková, Nikola ; Poláček, Petr (oponent) ; Brtníková, Jana (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with preparation of three-dimensional porous collagen composite scaffolds for bone tissue engineering and study of the effect of addition of bioceramic particles on morphological, biomechanical and biological properties. Theoretical part describes biomaterials and bioceramic particles used for scaffolds in bone tissue engineering and their fabrications method. As for experimental part, samples were prepared by the freeze-drying method. As tested material, type I collagen from porcine and bovine sources was combined with hydroxyapatite and mixture of -tricalcium phosphate and -tricalcium phosphate in ratios 1 : 1, 1 : 2 and 2 : 1. The effect of bioceramics solubility and particle sizes on scaffolds morphology, biomechanics and biocompatibility was evaluated. Addition of bioceramic particles changed the morphology of the samples. The pore size decreased, whereas the porosity was nearly the same in all tested samples. Bioceramic particles also made the collagen matrix of the scaffolds less hydrophilic, moreover they stabilized the scaffolds against the effect of enzymatic degradation. The biomechanical properties of the samples were tested in both dry and hydrated state. In dry state, the pure bovine collagen scaffolds reached the highest compressive strength, contrary in hydrated state, the samples containing bioceramic particles reached the highest value. None of the samples was cytotoxic and the most preferable environment for cell adhesion and proliferation was in the pure bovine collagen scaffolds and also in the composite scaffolds with ratio HAp : -TCP : 1 : 1.
|
|
|
Studium vlivu mechanické zátěže na diferenciaci kmenových buněk na hladké svalové buňky.
Pražák, Šimon ; Filová, Elena (vedoucí práce) ; Maxová, Hana (oponent)
Kultivace buněk v bioreaktorech s mechanickou zátěží simuluje fyziologické podmínky, kterým jsou buňky v organismu vystaveny. Tato technologie byla využita pro navození diferenciace kmenových buněk z tukové tkáně směrem k fenotypu buněk vaskulární hladké svaloviny, které mohou dále sloužit pro tvorbu cévních náhrad. V současné době neexistuje zavedený postup kultivace kmenových buněk s mechanickou zátěží. Hlavním cílem této práce bylo proto optimalizovat strategii kultivace a stanovit ideální parametry zátěže. Diferenciace byla hodnocena pomocí imunofluorescence specifických markerů hladkosvalových buněk, a to α-aktinu a h1-calponinu, které byly kvantifikovány pomocí Western blotu. Pomocí imunofluorescenčního barvení byla také detekována produkce extracelulární matrix. Výstupem práce je ustanovení ideálních podmínek kultivace buněk v bioreaktoru s mechanickou zátěží, při kterých dochází k jejich diferenciaci do buněk hladké svaloviny. Pro kultivaci byly použity tři typy nosičů, a sice plazmované sklo, sklo s vrstvou fibrinu a decelularizovaný perikard. Předběžné výsledky ukazují, že diferenciaci směrem k hladkému svalu se podařilo navodit u lidských a prasečích kmenových buněk z tukové tkáně, kdy buňky byly analyzovány 3. a 7. den kultivace. Vypracování strategie kultivace kmenových buněk v...
|
|
|
Cell transplantation methods in cardiology
Kukhta, Dziyana ; Hežová,, Reneta (oponent) ; Skopalík, Josef (vedoucí práce)
This master’s thesis is devoted to tissue engineering, notably to creation homogeneous, isotropic and planar cardiac muscle cell layer using two technologies scaffold-based and scaffold-free. Firstly it describes the histology of heart wall, cardiac muscle cells, and cells cultures. This is followed by a description of tissue engineering, which includes cell sheet technology and scaffold-based tissue engineering. And at the end of the theoretical part application of tissue engineering and cell visualisation assay are described. The practical part is dedicated to the creation of a planar cell layer from cardiomyocytes and fibroblasts, using information from the theoretical part.
|
host ::
RSS.