|
|
Preparation and characterization of nanostructured resorbable substitutes for accelerated skin healing
Kacvinská, Katarína ; Muchová, Johana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Spolu s narastajúcimi nárokmi na kvalitu liečby v oblasti popálenin a plastickej chirurgie existuje možnosť ako uplatniť nové technologické riešenie na liečbu porúch s celkovou stratou kožnej vrstvy. Diplomová práca sa zaoberá prípravou nanoštrukturovaného, dvojvrstvového skafoldu pre využitie v tkánivovom inžinierstve, ktorý nahrádza kožnú časť dermis (dolná porézna vrstva) a bazálnu membránu (horná a tenká nanovlákenná vrstva). Zákaldom dolnej pórovitej vrstvy je kolagén, charakterizovaný v prítomnosti ďalších polysacharidových aditív: chitosan, vápenatá soľ oxidovanej celulózy (CaOC), sodná soľ karboxymetylcelulózy (NaCMC). Zároveň prídavok dopamínu a fibroblastového rastového faktoru (FGF), s cieľom zlepšiť biomechanické vlastnosti, regulovať a podporovať hojenie kože. Tenká nanovlákenná vrstva je zložená zo želatíny, polycaprolaktónu (PCL) a CaOC. Sú navrhnuté dva rôzne mechnizmy prípravy skafoldu, ktoré sa odlišujú sa v prítomnosti sieťovaných a nesieťovaných nanovláken. Skafoldy boli charakterizované z hľadiska biomechanických, štruktúrnych vlastností a in vitro. Vrchná nanovlákenná vrstva poskytuje mechanickú podporu, ktorá je výrazne zvýšená prítomnosťou polydopamínu (PDA). Test botnania poréznej vrstvy skafoldu ukázal na dostatočne veľké póry, umožňujúce filtráciu buniek. Táto botnatosť bola znížená v prítomnosti PDA, ktorý má zároveň významný vplyv na časové predĺženie degrádácie v prítomnosti kolagenázy a lyzozýmu. Spolu s FGF výrazne podporil proliferizáciu a životaschopnosť myších fibroblastov. Nanoštrukturovaný, dvojvrstvový skafold má potenciál pre budúce aplikácie pri hojení rán, kedže sa vyznačuje dobrými mechanickými vlastnosťami a umožňuje bunkám adherovať, proliferovať a formovať extra celulárny matrix.
|
|
|
Ceramic materials applied in medicine - challenges and opportunities
Vitásek, Ladislav ; Sláma, Martin (referee) ; Novotná, Lenka (advisor)
This thesis deals with ceramic materials applied in medicine, mainly in orthopaedics and dentistry. The first part is focused on requirements and current state of biomaterials in bone tissue engineering and their advantages and disadvantages. Composite materials, where ceramic material is one component at least, are mentioned in the next part. Dense ceramics based on alumina and toughened zirconia is described in the separate part. The main part of this thesis deals with porous ceramic materials based on calcium phosphates. There are also defined scaffolds requirements such as porosity, mechanical and biological properties and moreover processing methods. The experimental part of this thesis has been devoted to the preparation of bioactive porous ceramic material based on hydroxyapatite and silica with improved properties. Samples with different amount of silica in structure (6-21 wt%) were fabricated by polymer replica technique. Prepared scaffolds with structure similar to cancellous bone can be promising candidates for using in bone tissue engineering applications.
|
|
|
Bioceramic Materials for Advanced Medical Applications
Novotná, Lenka ; Lapčík,, Lubomír (referee) ; Drdlíková, Katarina (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
Cílem disertační práce bylo připravit trojrozměrné biokeramické podpůrné systémy („skafoldy“), které by v budoucnu mohly pomoci při rekonstrukci a regeneraci poškozených kostních tkání. Porézní keramické pěny byly připraveny dvěma způsoby – replikační technikou a polymerizací in situ. Co se složení týče, byly studovány keramické materiály zejména na bázi oxidu hlinitého, zirkoničitého a kalcium fosfátů. Byl studován jednak vliv procesních parametrů jako je složení suspenzí a jejich viskozit, dále pak vliv tepelného zpracování na strukturu a výsledné vlastnosti připravených materiálů. U slinutých pěn byla pomocí rastrovací elektronové mikroskopie hodnocena zejména morfologie – velikost pórů, jejich propojenost a celková porozita, charakterizace mikrostruktury nebyla opomenuta. Dále bylo stanoveno fázové složení a pevnost v tlaku. Z biologických vlastností byla testována a diskutována bioaktivita a cytotoxicita materiálů. Disertační práce je členěna do několika částí. V literární rešerši je popsána stavba a vlastnosti kosti, požadavky kladené na kostní náhrady, výhody a nevýhody současně používaných materiálů a způsoby přípravy keramických pěn. Následuje experimentální část, kde byly nejprve studovány pěny připravené replikační technikou. Všechny takto vyrobené pěny měly propojené póry o velikostech 300 až 2000 m, celková porozita se pohybovala v rozmezí 50 – 99 %. Pevnost pěn na bázi kalcium fosfátů – 0,3 MPa (při celkové porozitě 80%) byla nedostatečná pro kostní náhrady, kde je požadována pevnost větší než 2 MPa. Kalcium fosfátové keramiky byly tedy zpevněny buďto inertním jádrem na bázi oxidu hlinitého nebo ATZ (oxidem zirkoničitým zhouževnatělým oxidem hlinitým). Dále byl přípraven částicový kompozit, ve kterým byl hydroxyapatit pojený oxidem křemičitým. Pevnost pěn se podařilo zvýšit až na více než 20 MPa. V poslední kapitole experimentální části byly studovány keramické pěny pěněné in situ, kde byly póry vytvářeny oxidem uhličitým unikajícím během reakce mezi diisokyanátem a polyalkoholem. Po vypálení polymerního pojiva měly pěny propojené póry o průměrné velikosti 80 až 550 m. Celková porozita se pohybovala v rozmezí 76 – 99%. Výhodou oproti replikační technice byly plné trámečky bez velké středové dutiny vznikající vypálením polymerní předlohy. Žádný ze studovaných materiálů nebyl pro buňky toxický, navíc všechny studované pěny vykazovaly bioaktivní chování. Z hlediska kostního tkáňového inženýrství se jako nejslibnější jeví kompozitní materiál zpevněný oxidem křemičitým.
|
|
|
The effect of biologicaly active substances on the structure and properties of collagenous substrates
Muchová, Johana ; Michlovská, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Diplomová práce se zabývá přípravou 3D porézních kolagenových skafoldů metodou lyofilizace a jejich modifikací bioaktivními látkami. K modifikaci byly použity přírodní polysacharidy – chitosan, vápenatá oxidovaná celulóza a chitin/chitosan-glukanový komplex. Mechanické vlastnosti skafoldů byly upraveny síťováním pomocí karbodiimidů. Růstové faktory byly dodány formou destičkového lyzátu. Byl zkoumán vliv biologicky aktivních aditiv, siťovacího činidla a obohacení růstovými faktory na vlastnosti připravených skaffoldů a jejich bioaktivitu v tkáních živých organismů. Konkrétně byly studovány morfologické vlastnosti, struktura, porozita, botnání, stabilita, chemické složení, teplota denaturace a biologické vlastnosti. K charakterizaci byly použity metody rastrovací elektronová mikroskopie, infračervená spektroskopie, diferenční kompenzační kalorimetrie a konfokální mikroskop. Připravené kolagenové substráty obohaceny bioaktivním aditivem a destičkovým lyzátem mohou být využity v biomedicíně jako skafoldy pro růst buněk v systémech s nízkou mechanickou zátěží.
|
|
|
Effect of bioceramic additives on morphology, physical and biological properties of collagen scaffolds for bone tissue engineering
Klieštiková, Nikola ; Poláček, Petr (referee) ; Brtníková, Jana (advisor)
Diplomová práce se zabývá přípravou trojrozměrných porézních kolagenových kompozitních nosičů pro tkáňové inženýrství kostí a studiem vlivu přídavku biokeramických částic na morfologické, biomechanické a biologické vlastnosti. Teoretická část popisuje biomateriály a biokeramické částice používané pro nosiče v tkáňové inženýrství kostí a jejich metody výroby. Pokud jde o experimentální část, byly vzorky připraveny metodou lyofilizace. Testovaným materiálem byl kolagen typu I z prasečího a hovězího zdroje, který byl kombinován s hydroxyapatitem a směsí -fosforečnanu vápenatého s -fosforečnanem vápenatým v poměrech 1 : 1, 1 : 2 a 2 : 1. Byl hodnocen vliv rozpustnosti a velikosti částic na morfologii, mechaniku a biokompatibilitu nosičů. Přidání biokeramických částic změnilo morfologii vzorků. Velikost pórů se snížila, zatímco pórovitost byla ve všech testovaných vzorcích téměř stejná. Biokeramické částice také způsobily, že kolagenová matrice nosičů byla méně hydrofilní, a navíc dokázaly stabilizovat nosiče proti působení enzymatické degradace. Biomechanické vlastnosti vzorků byly testovány v suchém i mokrém stavu. V suchém stavu dosáhl nejvyšší pevnosti v tlaku čistý bovinní kolagenový nosič, naopak v hydratovaném stavu, dosáhly nejvyšší hodnoty vzorky obsahující biokeramické částice. Žádný ze vzorků nebyl cytotoxický a nejvhodnější prostředí pro buněčnou adhezi a proliferaci bylo v čistém bovinním kolagenovém nosiči a také v kolagenovém kompozitním nosiči s poměrem HAp : -TCP : 1 : 1.
|
|
|
Preparation and characterization of nanostructured resorbable substitutes for accelerated skin healing
Kacvinská, Katarína ; Muchová, Johana (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Spolu s narastajúcimi nárokmi na kvalitu liečby v oblasti popálenin a plastickej chirurgie existuje možnosť ako uplatniť nové technologické riešenie na liečbu porúch s celkovou stratou kožnej vrstvy. Diplomová práca sa zaoberá prípravou nanoštrukturovaného, dvojvrstvového skafoldu pre využitie v tkánivovom inžinierstve, ktorý nahrádza kožnú časť dermis (dolná porézna vrstva) a bazálnu membránu (horná a tenká nanovlákenná vrstva). Zákaldom dolnej pórovitej vrstvy je kolagén, charakterizovaný v prítomnosti ďalších polysacharidových aditív: chitosan, vápenatá soľ oxidovanej celulózy (CaOC), sodná soľ karboxymetylcelulózy (NaCMC). Zároveň prídavok dopamínu a fibroblastového rastového faktoru (FGF), s cieľom zlepšiť biomechanické vlastnosti, regulovať a podporovať hojenie kože. Tenká nanovlákenná vrstva je zložená zo želatíny, polycaprolaktónu (PCL) a CaOC. Sú navrhnuté dva rôzne mechnizmy prípravy skafoldu, ktoré sa odlišujú sa v prítomnosti sieťovaných a nesieťovaných nanovláken. Skafoldy boli charakterizované z hľadiska biomechanických, štruktúrnych vlastností a in vitro. Vrchná nanovlákenná vrstva poskytuje mechanickú podporu, ktorá je výrazne zvýšená prítomnosťou polydopamínu (PDA). Test botnania poréznej vrstvy skafoldu ukázal na dostatočne veľké póry, umožňujúce filtráciu buniek. Táto botnatosť bola znížená v prítomnosti PDA, ktorý má zároveň významný vplyv na časové predĺženie degrádácie v prítomnosti kolagenázy a lyzozýmu. Spolu s FGF výrazne podporil proliferizáciu a životaschopnosť myších fibroblastov. Nanoštrukturovaný, dvojvrstvový skafold má potenciál pre budúce aplikácie pri hojení rán, kedže sa vyznačuje dobrými mechanickými vlastnosťami a umožňuje bunkám adherovať, proliferovať a formovať extra celulárny matrix.
|
|
|
Effect of bioceramic additives on morphology, physical and biological properties of collagen scaffolds for bone tissue engineering
Klieštiková, Nikola ; Poláček, Petr (referee) ; Brtníková, Jana (advisor)
Diplomová práce se zabývá přípravou trojrozměrných porézních kolagenových kompozitních nosičů pro tkáňové inženýrství kostí a studiem vlivu přídavku biokeramických částic na morfologické, biomechanické a biologické vlastnosti. Teoretická část popisuje biomateriály a biokeramické částice používané pro nosiče v tkáňové inženýrství kostí a jejich metody výroby. Pokud jde o experimentální část, byly vzorky připraveny metodou lyofilizace. Testovaným materiálem byl kolagen typu I z prasečího a hovězího zdroje, který byl kombinován s hydroxyapatitem a směsí -fosforečnanu vápenatého s -fosforečnanem vápenatým v poměrech 1 : 1, 1 : 2 a 2 : 1. Byl hodnocen vliv rozpustnosti a velikosti částic na morfologii, mechaniku a biokompatibilitu nosičů. Přidání biokeramických částic změnilo morfologii vzorků. Velikost pórů se snížila, zatímco pórovitost byla ve všech testovaných vzorcích téměř stejná. Biokeramické částice také způsobily, že kolagenová matrice nosičů byla méně hydrofilní, a navíc dokázaly stabilizovat nosiče proti působení enzymatické degradace. Biomechanické vlastnosti vzorků byly testovány v suchém i mokrém stavu. V suchém stavu dosáhl nejvyšší pevnosti v tlaku čistý bovinní kolagenový nosič, naopak v hydratovaném stavu, dosáhly nejvyšší hodnoty vzorky obsahující biokeramické částice. Žádný ze vzorků nebyl cytotoxický a nejvhodnější prostředí pro buněčnou adhezi a proliferaci bylo v čistém bovinním kolagenovém nosiči a také v kolagenovém kompozitním nosiči s poměrem HAp : -TCP : 1 : 1.
|
|
|
Modulation of interactions between interleukins and their receptors
Nepokojová, Tereza ; Schneider, Bohdan (advisor) ; Obšilová, Veronika (referee)
Scaffolds are proteins with high conformational stability, allowing us to implement multiple mutations into specific parts of the protein. Even with these mutations, the structural integrity of the protein is maintained as well as its physical-chemical properties. These mutations give the specific scaffold new properties. In most cases it is the binding specificity towards previously chosen target. The biggest advantages of scaffolds are their small size, stability, low-cost manufacturing, and easiness of preparation. Scaffold utilized in this thesis is unique for having two binging surfaces designed on which it can be mutated. Each of those two surfaces can be separately mutated to develop a binging site for two different proteins. In our case these mutations led to binding two nonidentical receptors of a human cytokine. Mutations are made with a use of yeast display, one of the methods of directed evolution. The main focus of this thesis is changing an expression system of the binding proteins from the yeast system to a bacterial one, their production and purification followed by characterization of those binding proteins using biophysical methods. These methods were used to evaluate structural and thermal stability, and binding affinity to both receptors of the beforementioned binding proteins....
|
|
|
The effect of biologicaly active substances on the structure and properties of collagenous substrates
Muchová, Johana ; Michlovská, Lenka (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Diplomová práce se zabývá přípravou 3D porézních kolagenových skafoldů metodou lyofilizace a jejich modifikací bioaktivními látkami. K modifikaci byly použity přírodní polysacharidy – chitosan, vápenatá oxidovaná celulóza a chitin/chitosan-glukanový komplex. Mechanické vlastnosti skafoldů byly upraveny síťováním pomocí karbodiimidů. Růstové faktory byly dodány formou destičkového lyzátu. Byl zkoumán vliv biologicky aktivních aditiv, siťovacího činidla a obohacení růstovými faktory na vlastnosti připravených skaffoldů a jejich bioaktivitu v tkáních živých organismů. Konkrétně byly studovány morfologické vlastnosti, struktura, porozita, botnání, stabilita, chemické složení, teplota denaturace a biologické vlastnosti. K charakterizaci byly použity metody rastrovací elektronová mikroskopie, infračervená spektroskopie, diferenční kompenzační kalorimetrie a konfokální mikroskop. Připravené kolagenové substráty obohaceny bioaktivním aditivem a destičkovým lyzátem mohou být využity v biomedicíně jako skafoldy pro růst buněk v systémech s nízkou mechanickou zátěží.
|
|
|
Bioceramic Materials for Advanced Medical Applications
Novotná, Lenka ; Lapčík,, Lubomír (referee) ; Drdlíková, Katarina (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
Cílem disertační práce bylo připravit trojrozměrné biokeramické podpůrné systémy („skafoldy“), které by v budoucnu mohly pomoci při rekonstrukci a regeneraci poškozených kostních tkání. Porézní keramické pěny byly připraveny dvěma způsoby – replikační technikou a polymerizací in situ. Co se složení týče, byly studovány keramické materiály zejména na bázi oxidu hlinitého, zirkoničitého a kalcium fosfátů. Byl studován jednak vliv procesních parametrů jako je složení suspenzí a jejich viskozit, dále pak vliv tepelného zpracování na strukturu a výsledné vlastnosti připravených materiálů. U slinutých pěn byla pomocí rastrovací elektronové mikroskopie hodnocena zejména morfologie – velikost pórů, jejich propojenost a celková porozita, charakterizace mikrostruktury nebyla opomenuta. Dále bylo stanoveno fázové složení a pevnost v tlaku. Z biologických vlastností byla testována a diskutována bioaktivita a cytotoxicita materiálů. Disertační práce je členěna do několika částí. V literární rešerši je popsána stavba a vlastnosti kosti, požadavky kladené na kostní náhrady, výhody a nevýhody současně používaných materiálů a způsoby přípravy keramických pěn. Následuje experimentální část, kde byly nejprve studovány pěny připravené replikační technikou. Všechny takto vyrobené pěny měly propojené póry o velikostech 300 až 2000 m, celková porozita se pohybovala v rozmezí 50 – 99 %. Pevnost pěn na bázi kalcium fosfátů – 0,3 MPa (při celkové porozitě 80%) byla nedostatečná pro kostní náhrady, kde je požadována pevnost větší než 2 MPa. Kalcium fosfátové keramiky byly tedy zpevněny buďto inertním jádrem na bázi oxidu hlinitého nebo ATZ (oxidem zirkoničitým zhouževnatělým oxidem hlinitým). Dále byl přípraven částicový kompozit, ve kterým byl hydroxyapatit pojený oxidem křemičitým. Pevnost pěn se podařilo zvýšit až na více než 20 MPa. V poslední kapitole experimentální části byly studovány keramické pěny pěněné in situ, kde byly póry vytvářeny oxidem uhličitým unikajícím během reakce mezi diisokyanátem a polyalkoholem. Po vypálení polymerního pojiva měly pěny propojené póry o průměrné velikosti 80 až 550 m. Celková porozita se pohybovala v rozmezí 76 – 99%. Výhodou oproti replikační technice byly plné trámečky bez velké středové dutiny vznikající vypálením polymerní předlohy. Žádný ze studovaných materiálů nebyl pro buňky toxický, navíc všechny studované pěny vykazovaly bioaktivní chování. Z hlediska kostního tkáňového inženýrství se jako nejslibnější jeví kompozitní materiál zpevněný oxidem křemičitým.
|
guest ::
