|
|
Chemical modifications of hydrogels from natural polysaccharide
Poštulková, Hana ; Žídek, Jan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
V teoretické části práce by shrnuty chemické a fyzikální vlastnosti, chemická struktura a využití přírodního polysacharidu gum karaya. Hlavním cíle diplomové práce byla alkalická modifikace původní nerozpustné gum karayi na rozpustný produkt, který může být v budoucnu využit pro další aplikace například v medicíně. Nerozpustnost gum karayi je způsobena přítomností acetylových skupin a vícemocných iontů ve struktuře polysacharidu. Byly zkoumány optimální podmínky pro modifikační proces. Pro modifikaci byl použit hydroxid sodný, draselný nebo amonný a čas modifikace od 1 minuty po 24 hodin pro roztok originální gum karayi s koncentrací od 0,1 do 3 %. Pro určení chemického složení originálního a modifikovaných vzorků byla využita FTIR. Bylo prokázáno, že vzorky A2, B1 - 7, C1 - 8 a E1 - 2 byly zcela deacetylovány, protože pás pro acetylovou skupinu nebyl v FTIR spektrech pozorován. Odstranění acetylových skupin alkalickou modifikací bylo taktéž potvrzeno 13C CP MAS NMR. Pomocí XRD byl prokázán amorfní charakter originálního vzorku. Množství vlhkosti a teplotní stabilita vzorků byly zkoumána pomocí TGA. Bylo zjištěno, že termální stability originální gum karayi je vyšší než u modifikovaných vzorků. Termální stabilita modifikovaných vzorků byla ovlivněna reakčními parametry. Entalpické změny vzorků byly studovány pomocí DSC, nicméně nebyly pozorovány žádné významné rozdíly mezi modifikovanými vzorky a originální gum karayou. Prvkové složení bylo určeno pomocí ICP-OES a byla potvrzena přítomnost vápníku, draslíku a hořčíku ve struktuře polysacharidu. Molekulová hmotnost modifikovaných vzorků byla měřena pomocí GPC a byla stanovena na 8 milionů g·mol-1. Reologické měření roztoků gum karayi bylo provedeno pro určení lineární viskoelastické oblasti. Dále byl sledován efekt NaCl na viskozitu originálního vzorku. Viskozita klesala s vyšším množstvím NaCl. Pokles viskozity originálního vzorku je způsoben výměnou vápenatých iontů za sodné, což vede k uvolnění fyzikálně vázané struktury a tím k vyšší rozpustnosti vzorku ve vodě.
|
|
|
Sprayable elastic biopolymer hydrogels for wound healing
Waclawiková, Petra ; Nedomová, Eva (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Cíle prezentované bakalářské práce jsou zamšřeny na přípravu a charakteristiku sprejovatelných hydrogelů z vhodných netoxických látek, za účelem vyvinutí gelů aplikovatelných pro řízené hojení ran. Teoretická část se zabývá obecnými vlastnostmi hydrogelů, způsoby jejich síťování, a uvádí vybrané přírodní a syntetické materiály používané pro přípravu hydrogelů. Obsahuje také krátký přehled již připravených sprejovatelných hydrogelů, které ale zatím nejsou komerčně využívány. Experimentální část popisuje výběr a použití lehce dostupných netoxických materiálů a měření chemicko-fyzikálních vlastností z nich připravených gelů. Jako strukturní polymery byly zvoleny gum Karaya, poly(vinyl alcohol) a alginát sodný společně s různými fyzikálními síťovadly a aditivy. Polymery včetně aditiv byly podrobeny zkouškám rozpustnosti, a v určitých poměrech byly smíchány a následně síťovány za tvorby přednostně transparentních hydrogelů. Poté byly vyhodnoceny jejich optické a reologické vlastnosti. Z měření optických vlastností vyplývá, že gum Karaya ovlivňuje růst jak žlutosti, tak i transparentnosti připravených hydrogelů. Reologické měření prokázalo že vyšší obsah polysacharidu gum Karaya snižuje mechanickou odolnost připravených hydrogelů. Tuhost hydrogelů byla ovlivněna jak nízkou tak i vysokou koncentrací síťovadla, kde optimální množství vykázalo nejlepší výsledky. Správný poměr a dávkování použitých látek jsou tedy hlavními parametry pro získání nejvhodnějších vlastností hydrogelů pro sprejovatelné obvazy na hojení ran.
|
|
|
Modification of hydrogel wound dressings by biological active agents
Štrublová, Veronika ; Říhová, Martina (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Cílem práce je navrhnout a připravit cenově výhodný hydrogelový kryt ran, který bude chránit ránu před mikrobiální infekcí a urychlovat proces hojení. Teoretická část shrnuje jak přírodní, tak syntetické polymery, antibakteriální a pro-hojivá aditiva, která jsou široce používána v biomedicínských aplikacích. Obsahuje také krátký přehled jednotlivých fází hojení ran. Experimentální část předložené práce se zabývá přípravou a charakterizací hydrogelových krytů ran s porézní strukturou složených jak ze syntetických, tak přírodních polymerů zahrnujících přírodní polysacharid Gum Karaya (GK), polyvinylalkohol a polyethylenglykol. Připravené lyofilizované hydrogelové kryty ran byly obohaceny biologicky aktivními látkami – antibakteriálními nanočásticemi selenu a fibroblastovým růstovým faktorem FGF2, který představuje protein pro hojení ran. Pro charakterizaci lyofilizovaných hydrogelových krytů ran byla použita řada fyzikálně-chemických technik. Metoda zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR-FTIR) byla použita ke stanovení změn v chemické struktuře, biomechanické vlastnosti za fyziologických podmínek byly vyhodnoceny pomocí tahové zkoušky za použití dynamicko-mechanické analýzy, morfologie byla charakterizována skenovací elektronovou mikroskopií (SEM) a botnací vlastnosti připravených vzorků byly zjištěny vhodnou gravimetrickou metodou. K vyhodnocení antimikrobiálních vlastností GK byla použita jak mikrodiluční bujónová metoda, tak difúzní agarová disková metoda. Cytotoxicita bylo kvantifikována na základě A) počítání počtu živých a mrtvých buněk v extraktech z GK a B) měřením buněčné proliferace pomocí resazurinové eseje. In vivo testování proběhlo ve spolupráci s Výzkumným ústavem veterinárního lékařství na praseti bílém jako animálním modelu. Z výsledků vyplynulo, že vzorky obsahující glycerol vykazují vynikající mechanické vlastnosti jak za suchého, tak za mokrého stavu. Výsledky antibakteriálních testů ukázaly pozitivní synergický efekt GK a selenových nanočástic na inhibici růstu všech testovaných G+ kmenů. In vivo a in vitro testy prokázaly zvýšenou hojivou schopnost připravených materiálů bez způsobení cytotoxických reakcí. Nové porézní a velmi stabilní hydrogelové kryty ran jsou nadějnými materiály, které mohou být využity v biomedicínských aplikacích, především v oblastech vlhkého hojení ran.
|
|
|
Novel hydrogels based on polysaccharides for soft tissue regeneration: preparation and characterization
Nedomová, Eva ; Abdellatif, Abdelmohsan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou, síťováním a fyzikálně-chemickou charakterizací hydrogelů na bázi polysacharidů. Cílem práce bylo vyvinout elastické filmy, které by mohly být použity pro vlhké hojení ran. Teoretická část shrnuje současné způsoby regenerace měkkých tkání a jejích náhradách (ať už se jedná o přírodní nebo syntetické materiály). Zároveň jsou zdůrazněny základní informace o přírodních polysacharidech (chemická struktura, rozpustnost, tepelná a pH stabilita atd.), jejich modifikace a chemické síťování. Experimentální část je zaměřena na modifikaci přírodní gumy Karaya tak, aby transparentní hydrogely měly nastavitelnou hydrolytickou stabilitu. Vzorky byly analyzovány pomocí FTIR, TGA následované vyhodnocením bobtnání a hydrolytické degradace. Z výsledků vyplynulo, že chemická modifikace zvýšila stabilizaci elastického filmu z přírodního polysacharidu ve vodě až na 25 dní. Díky řízené degradaci a vysoké absorpci vody (85 - 96%) jsou tyto nové hydrogely využitelné především pro vlhké hojení ran (např. popálenin).
|
|
|
Influence of the polymer mixture composition on the properties of polysaccharide fibrous biomaterials
Kavčiaková, Zuzana ; Pavliňáková, Veronika (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Navrhovaná diplomová práca sa zaoberá prípravou a hodnotením vlastností vlákien na báze polysacharidu Gum Karaya a jeho zmesí s poly(vinylalkoholom), poly(vinylpyrolidínom) a poly(etylénoxidom). Diplomová práca je rozdelená na teoretickú, experimentálnu a diskusnú časť. V teoretickej časti je opísaná príprava a charakterizácia vlákien rôznej veľkosti. Experimenty zahŕňajú prípravu vlákien metódou elektrospinningu. Získané vlákna boli analyzované pomocou Fourierovej transformovanej infračervenej (FT-IR) spektroskopie, rastrovacej elektrónovej mikroskopie (SEM), dynamickej mechanickej analýzy (DMA) a gravimetrickej metódy na vyhodnotenie pomeru napúčania vlákien. Elektro-zvláknené vlákna získané z vodného roztoku organických kyselín sa osvedčili ako vhodný materiál s dostatočne dobrým priemerom vlákien a pevnosťou v ťahu.
|
|
|
Preparation and characterization of modified polysaccharide hydrogels for medical applications
Poštulková, Hana ; Částková, Klára (referee) ; Lehocký,, Marián (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Tato dizertační práce se zaměřuje na komplexní charakterizaci přirozeně nerozpustného polysacharidu Gum Karaya (GK), aby tak přispěla k poznaní tohoto dosud málo prostudovaného biomateriálu. Kromě převádění GK do rozpustného stavu, které bylo studováno při různých podmínkách, tato práce představuje nový hydrogel založený na unikátní kombinaci materiálů polysacharidu Gum Karaya a proteinu Silk Fibroin. Tento přístup umožňuje využití specifických vlastností každého jednotlivého materiálu v daném hydrogelovém systému a také studium jejich vzájemných interakcí. Při přípravě hydrogelu nebyla použita chemická síťující činidla, příprava byla založena pouze na fyzikálním síťovaní systému. Hydrogely byly podrobeny analýze pro zjištění chemicko-fyzikálních a biologických vlastností. Studie kožních buněk keratinocytů v kontaktu s připravenými hydrogely naznačuje dobré biokompatibilní vlastnosti hydrogelů a nízkou adhezi mezi buňkami a připraveným materiálem. Dále bylo zjištěno, že GK a její směs s dalším biopolymerem vykazují bakteriostatické vlastnosti proti vybraným gram-pozitivním mikroorganismům, ale baktericidní vlastnosti nebyly pozorovány. Výsledky a pozorování získané během této práce vedou k závěru, že polysacharid Gum Karaya a z něho připravené hydrogely mají potenciál pro použití v aplikacích regenerativní medicíny, například jako hydrogely pro léčbu popálenin.
|
|
|
Blue-light crosslinked hydrogels from modified natural gum for medical applications
Waclawiková, Petra ; Michlovská, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
ABSTRAKT Cíle prezentované diplomové práce se zaměřují na modifikaci přírodní pryskyřice a násedné zesítění modrým nebo ultrafialovým světlem, za účelem vyvinutí sprejovatelného hydrogelu aplikovatelného pro řízené hojení ran. Teoretická část práce se zabývá přípravou hydrogelů, zejména fotopolymerací, a možnostmi použití různých světelných zdrojů pro síťování. S tím souvisí také přehled fotoiniciátorů vhodných pro přípravu hydrogelů na vodní bázi. Dále uvádí příklady funkcionalizace, za účelem zavedení fotosenzitivní funkční skupiny do struktury polymeru, zejména methakrylace. Experimentální část předložené práce se zabývá přípravou a charakterizací hydrogelů složených jak ze syntetického, tak přírodního polymeru. Výchozí látkou byl zvolen přírodní polysacharid Gum Karaya (GK), který byl modifikován syntetickým esterem glycidyl methakrylátem. Pro aktivaci navázané dvojné vazby, byl zvolen biokompatibilní, ve vodě rozpustný fotoiniciátor Li-TPO. Methakrylace sacharidu gum Karaya byla charakterizována dvěma spektroskopickými technikami. Metoda zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR-FTIR) byla použita ke stanovení změn v chemické struktuře a k ověření přítomnosti dvojné vazby. Dále byla použita Ramanova spektroskopie jako doplněk ATR-FTIR metody. K vyhodnocení optických vlastností vzorků před a po světelném síťování byla použita UV-Vis spektrofotometrie. Aplikační vlastnosti syntetizovaného polysacharidu a připravených hydrogelů byly testovány pomocí metody botnání a sprejovatelnost byla ověřena reeologií. Z výsledků měření vyplývá, že methakrylace byla úspěšná a podařilo se zavést do struktury polysacharidu Gum Karaya dvojné vazby. Díky jejich přítomnosti bylo možné po přídavku fotoiniciátoru vytvořit světlem zesítěný hydrogel.
|
|
|
Porous hydrogels from natural gum modified with bio-active substances for accelerated wound healing
Černá, Eva ; Brtníková, Jana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Hlavní téma této diplomové práce se zaměřuje na navržení, přípravu a optimalizaci složení hydrogelového krytu ran s vlastnostmi podobnými kůži. Finančně nenáročný hydrogelový kryt s vlastnostmi, který podporuje proces hojení, zabraňuje bakteriální infekci a snadná manipulace, je myšleným výsledkem této práce. Teoretická část je zaměřena na charakterizaci jednotlivých vrstev kůže, polymerní materiály vhodné pro léčbu ran, aditiva které podporují hojení a mají antimikrobiální vlastnosti, které tvoří aseptické prostředí v ráně. Experimentální práce zahrnuje několik kroků. Prvním z nich je optimalizace složení hydrogelového krytu ran složeného z přírodního polymeru, pryskyřice Gum Karaya (GK) modifikovaného se syntetickými hydrofilními gelujícími polymery a důležitou změkčující složkou pro získání měkkého, elastického a transparentního materiálu získaného metodou sušení, lyofilizace. Připravené filmy byly testování z hlediska botnání, hydrolitické stability, transparentnosti, pevnost v tahu v suchém i mokrém stavu, chemické složení a morfologie. Druhý krok zahrnoval integraci bioaktivního antiseptika do struktury hydrogelu, který zajišťuje vhodné antimikrobiální podmínky pro hojení ran. Připravené transparentní, hydrolyticky stabilní filmy se ukázaly být efektivní proti oběma testovaným druhům bakteriálních kmenů, gram-pozitivním i gram-negativním, mezi které patřily: Staphylococcus aureus methicillin-senzitivní, Staphylococcus aureus methicillin-rezistentní, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans and Escherichia coli. Následná práce bude zaměřena na testování in vitro a in vivo testy biocompatibility.
|
|
|
Influence of the polymer mixture composition on the properties of polysaccharide fibrous biomaterials
Kavčiaková, Zuzana ; Pavliňáková, Veronika (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Navrhovaná diplomová práca sa zaoberá prípravou a hodnotením vlastností vlákien na báze polysacharidu Gum Karaya a jeho zmesí s poly(vinylalkoholom), poly(vinylpyrolidínom) a poly(etylénoxidom). Diplomová práca je rozdelená na teoretickú, experimentálnu a diskusnú časť. V teoretickej časti je opísaná príprava a charakterizácia vlákien rôznej veľkosti. Experimenty zahŕňajú prípravu vlákien metódou elektrospinningu. Získané vlákna boli analyzované pomocou Fourierovej transformovanej infračervenej (FT-IR) spektroskopie, rastrovacej elektrónovej mikroskopie (SEM), dynamickej mechanickej analýzy (DMA) a gravimetrickej metódy na vyhodnotenie pomeru napúčania vlákien. Elektro-zvláknené vlákna získané z vodného roztoku organických kyselín sa osvedčili ako vhodný materiál s dostatočne dobrým priemerom vlákien a pevnosťou v ťahu.
|
|
|
Modification of hydrogel wound dressings by biological active agents
Štrublová, Veronika ; Říhová, Martina (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Cílem práce je navrhnout a připravit cenově výhodný hydrogelový kryt ran, který bude chránit ránu před mikrobiální infekcí a urychlovat proces hojení. Teoretická část shrnuje jak přírodní, tak syntetické polymery, antibakteriální a pro-hojivá aditiva, která jsou široce používána v biomedicínských aplikacích. Obsahuje také krátký přehled jednotlivých fází hojení ran. Experimentální část předložené práce se zabývá přípravou a charakterizací hydrogelových krytů ran s porézní strukturou složených jak ze syntetických, tak přírodních polymerů zahrnujících přírodní polysacharid Gum Karaya (GK), polyvinylalkohol a polyethylenglykol. Připravené lyofilizované hydrogelové kryty ran byly obohaceny biologicky aktivními látkami – antibakteriálními nanočásticemi selenu a fibroblastovým růstovým faktorem FGF2, který představuje protein pro hojení ran. Pro charakterizaci lyofilizovaných hydrogelových krytů ran byla použita řada fyzikálně-chemických technik. Metoda zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR-FTIR) byla použita ke stanovení změn v chemické struktuře, biomechanické vlastnosti za fyziologických podmínek byly vyhodnoceny pomocí tahové zkoušky za použití dynamicko-mechanické analýzy, morfologie byla charakterizována skenovací elektronovou mikroskopií (SEM) a botnací vlastnosti připravených vzorků byly zjištěny vhodnou gravimetrickou metodou. K vyhodnocení antimikrobiálních vlastností GK byla použita jak mikrodiluční bujónová metoda, tak difúzní agarová disková metoda. Cytotoxicita bylo kvantifikována na základě A) počítání počtu živých a mrtvých buněk v extraktech z GK a B) měřením buněčné proliferace pomocí resazurinové eseje. In vivo testování proběhlo ve spolupráci s Výzkumným ústavem veterinárního lékařství na praseti bílém jako animálním modelu. Z výsledků vyplynulo, že vzorky obsahující glycerol vykazují vynikající mechanické vlastnosti jak za suchého, tak za mokrého stavu. Výsledky antibakteriálních testů ukázaly pozitivní synergický efekt GK a selenových nanočástic na inhibici růstu všech testovaných G+ kmenů. In vivo a in vitro testy prokázaly zvýšenou hojivou schopnost připravených materiálů bez způsobení cytotoxických reakcí. Nové porézní a velmi stabilní hydrogelové kryty ran jsou nadějnými materiály, které mohou být využity v biomedicínských aplikacích, především v oblastech vlhkého hojení ran.
|
guest ::
