|
|
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.
|
|
|
Synthesis of High-Strength Composites Based on Inorganic Cement and Polymer
Másilko, Jiří ; Palou, Martin (referee) ; Drábik, Milan (referee) ; Havlica, Jaromír (advisor)
The subject of the doctoral thesis is the study of moisture resistance of macro-defect-free (MDF) composites based on calcium-aluminate cement and polyvinylalcohol used as polymer. MDF cements are perspective materials providing unique properties relative to traditional cement pastes with great potential to incoming constructional utilization. But it is known that MDF cements exhibit sensitivity to water, with swelling and reduction of strength. Therefore the work is aimed in monitoring of an organic polymer effect on the moisture resistance of MDF materials and phase changes. The effects of three different organotitanate cross-linking agents on the properties were investigated. The organotitanate-modified MDF cement samples exhibited improved moisture resistance as compared to the standard samples when exposed to 100 % relative humidity or water at laboratory conditions. The influence of composition at different curing on the properties of model MDF cement samples was observed. The characterization of MDF samples was based especially on test of flexural strength, XRD, DTA/TGA and EGA, EDS and scanning electron microscopy analyses.
|
|
|
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.
|
|
|
Hydrogel carriers of microbial cultures for contact sampling of biocidic surfaces
Antálek, Adam ; Králová, Marcela (referee) ; Dzik, Petr (advisor)
This bachelor thesis is focused on the development and optimization of material for biological sampling of active surfaces with biocidal properties. The aim was to modify polyvinyl alcohol with methacrylic groups, to determine the degree of conversion of the prepared polymer, to optimize the preparation of hydrogels. Furthermore, the aim was to investigate the effect of copolymerization aditives of sodium methacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate on the swelling and mechanical properties of hydrogels. It was found that 20% vol. the content of polyethylene glycol dimethacrylate most significantly increases the swelling rate in the initial phase of water absorption. The hydrogels of this composition and the hydrogels consisting only of pure methacrylated polyvinyl alcohol, despite the assumption, increase the mechanical resistance after swelling to equilibrium. The hydrogels of the composition containing both copolymer aditives absorb water at equilibrium to the highest extent of the investigated compositions.
|
|
|
Modification of polyvinylalcohol of lower saponification degree for preparation of MDF composites
Kotrla, Jan ; Švec, Jiří (referee) ; Šoukal, František (advisor)
The subject of the bachelor thesis is modification of polyvinylalcohol of lower saponification degree for preparation of MDF composites. MDF composites are characterized by their extreme mechanical properties. However, their low resistance to moisture is a significant disadvantage. Increased moisture resistance could be achieved by grafting suitable functional groups on the polymeric chain and the subsequent cross-linking. The study is focused on optimization of the number of functional groups and the cross-linking conditions. The number of grafted functional groups was determined by UV – VIS, XPS analysis and IR spectrophotometry. The solubility of the crosslinked samples was measured by rheological measurements.
|
|
|
Current methods in protein-protein interactions research
Křivková, Jana ; Hrdý, Ivan (advisor) ; Kučerová, Jitka (referee)
Protein-protein interactions (PPI) have a crucial role in all processes in living cells. Understanding the interactions between proteins allows us to describe cell processes in more detail and their study opens new possibilities for drug design. The importance of the question of studying PPI is shown in the recent development of various methods for their identification and description. The aim of this thesis is to give an overview of new and improved experimental methods of identification and characterization of protein-protein interactions. Methods described in this thesis are divided in four chapters - proximity-dependent labelling methods (BioID, BioID2, APEX, TurboID, MiniTurbo, PUP-IT, AirID, SPPLAT, EMARS), cross-linking methods (XS-MS), fluorescence methods for identification and visualization (BiFC, FRET, BRET) and biophysical methods for description of kinetics and thermodynamics parameters of interaction (SPR, ITC, MT).
|
|
|
Hydrogel carriers of microbial cultures for contact sampling of biocidic surfaces
Antálek, Adam ; Králová, Marcela (referee) ; Dzik, Petr (advisor)
This bachelor thesis is focused on the development and optimization of material for biological sampling of active surfaces with biocidal properties. The aim was to modify polyvinyl alcohol with methacrylic groups, to determine the degree of conversion of the prepared polymer, to optimize the preparation of hydrogels. Furthermore, the aim was to investigate the effect of copolymerization aditives of sodium methacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate on the swelling and mechanical properties of hydrogels. It was found that 20% vol. the content of polyethylene glycol dimethacrylate most significantly increases the swelling rate in the initial phase of water absorption. The hydrogels of this composition and the hydrogels consisting only of pure methacrylated polyvinyl alcohol, despite the assumption, increase the mechanical resistance after swelling to equilibrium. The hydrogels of the composition containing both copolymer aditives absorb water at equilibrium to the highest extent of the investigated compositions.
|
|
|
Optimalization of expression of photoactivatable cytochrome P450 as a nano-probe for the membrane topology studies of enzymes metabolizing drugs and carcinogens
Smolová, Jana ; Hodek, Petr (advisor) ; Černá, Věra (referee)
The cytochromes P450 are among the most important enzymes involved in the biotransformation of xenobiotics in the body. They are part of the moooxygenase system that interact with other enzymes - NADPH:cytochrome P450 reductase and cytochrome b5. Mutual interaction of enzymes in mooxygenase system are not completely solved. Covalent crosslinking technique could contribute to clarify the possible protein-protein interactions and their consequences. One of the possible realization of this plan is to use photoactivatable cytochrome P450, which after exposure to UV radiation created covalent complex with components of monooxygenase system, with which it is in contact. Therefore, this paper focuses on developing optimal conditions for the production of recombinant cytochrome P450 2B4 in order to gain knowledge for the production of photoactivatable cytochrome P450 with incorporated amino acids L-photomethionine and L-photoleucine. In experiments was cytochrome P450 2B4 expressed in two strains of Escherichia coli, C41 (DE3) and BL21 (DE3) Gold, and two culture flasks, glass Erlenmeyer flask and plastic Fernbach flask. During expression optical density of the bacterial suspension (absorbation at 600 nm) and concentration of cytochrome P450 were measured. Methodology of measuring the concentration of...
|
|
|
Use of biological materials for tissue substitution in plastic surgery
Měšťák, Ondřej ; Sukop, Andrej (advisor) ; Brychta, Pavel (referee) ; Dražan, Luboš (referee)
Užití biologických materiálů k náhradě tkání v plastické chirurgii ! Abstrakt v angličtině Background: Biological meshes are biomaterials consisted of extracellular matrix and used in surgery particularly for hernia treatment or thoracic wall reconstruction. They are capable of vascularization, that decreases risk of infection, expecially when used in contaminated fields. This study compared the strength of incorporation and biocompatibility of two porcine-derived grafts (cross-linked and non-cross-linked) in a rat hernia model. In addition, we hypothesized that combination of extracellular matrices with autologous mesenchymal stem cells used for hernia repair would result in increased vascularization and increased strength of incorporation. Methods: Standardized 2 x 4 cm fascial defect was created in 42 Wistar rats and repaired with a cross-linked or a non-cross-linked graft either enriched or non-enriched with stem cells. The rats were sacrificed 3, 6 and 12 months later. The strength of incorporation, vascularization, cellular invasion, foreign body reaction and capsule formation were evaluated. Results: Comparison of stem cell enriched and non-enriched groups showed no significant differences in the capsule thickness, foreign body reaction, cellularization or vascularization. In the non-cross-linked...
|
|
|
Use of biological materials for tissue substitution in plastic surgery
Měšťák, Ondřej ; Sukop, Andrej (advisor) ; Brychta, Pavel (referee) ; Dražan, Luboš (referee)
Užití biologických materiálů k náhradě tkání v plastické chirurgii ! Abstrakt v angličtině Background: Biological meshes are biomaterials consisted of extracellular matrix and used in surgery particularly for hernia treatment or thoracic wall reconstruction. They are capable of vascularization, that decreases risk of infection, expecially when used in contaminated fields. This study compared the strength of incorporation and biocompatibility of two porcine-derived grafts (cross-linked and non-cross-linked) in a rat hernia model. In addition, we hypothesized that combination of extracellular matrices with autologous mesenchymal stem cells used for hernia repair would result in increased vascularization and increased strength of incorporation. Methods: Standardized 2 x 4 cm fascial defect was created in 42 Wistar rats and repaired with a cross-linked or a non-cross-linked graft either enriched or non-enriched with stem cells. The rats were sacrificed 3, 6 and 12 months later. The strength of incorporation, vascularization, cellular invasion, foreign body reaction and capsule formation were evaluated. Results: Comparison of stem cell enriched and non-enriched groups showed no significant differences in the capsule thickness, foreign body reaction, cellularization or vascularization. In the non-cross-linked...
|
guest ::
