|
|
Kinetics Studies of Collagen I Self-Assembly
Voldánová, Michaela ; Ondreáš, František (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Collagen, the most abundant protein of connective tissues, in various forms has a wide applications due to their diverse biological and chemical properties. One of the forms are collagen hydrogels, which are considered very suitable material for applications in tissue engineering, because they are able to provide biodegradable scaffolds that its properties correspond with living tissues. These systems are used for example as scaffold for targeted drug delivery with controlled release, in combination with cells can be used for the regeneration and reconstruction of tissues and organs. Heating the aqueous solution of collagen leads to spontaneous self-assembly process to variously distributed fibrillar structures, which are at a later stage of fibrillogenesis prerequisite for creating a three-dimensional supporting network, which is the basic building block of the gel. The resulting properties of the hydrogel depend not only on its structure, but also on the conditions which cause self-assembly process. Hydrogels were performed at 37 ° C and physiological pH. Studied structural variable was the concentration of collagen. So far, for the research of self-assembly were used spectrometric methods, which only provide information about kinetics of morphogenesis. In this work to study the kinetics of collagen I self-assembly were used rheological methods, which additionally give information about viscoelastic properties of the resulting material. The obtained experimental data confirmed two-step process of collagen I fibrillogenesis consisting of nucleation and growth process. Rheological hydrogels collagen behaved as a nonlinear yield-pseudoplastic. An attempt was made to molecular interpretation of the results. Using two-parametric Avrami equation was determined the rate of self-assembly for each concentration of collagen and the value of Avrami exponent determining the shape of produced units. The prepared hydrogels were subjected to increasing shear stresses (strain amplitude, shear rate). Larger amplitudes leads to collapse of the hydrogel structure, which is able to again partially regenerated.
|
|
|
Structure and Properties of Collagen/HAP Nanocomposite Networks
Kopuletá, Ema ; Lehocký,, Marián (referee) ; Amler,, Evžen (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní biomateriály jsou jedním ze současných populárních témat vzhledem k možnosti potenciální aplikace v tkáňovém inženýrství a řízeného dávkování léčiv v organismech. Kolagen je jako jeden z nejčastěji se vyskytujících proteinů zvláště zajímavý díky svým rozmanitým vlastnostem bez imunoreakce organismu příjemce. Tato práce je zaměřena na samouspořádávací procesy, kinetiku, obecné zákonitosti řídící proces samouspořádání a mechanické vlastnosti kolagenních roztoků. Dále je zkoumán efekt hydroxyapatitových nanočástic na samouspořádávání kolagenu a mechanické vlastnosti výsledných nanokompozitních hydrogelů. Jsou objasněny možné mechanismy interakcí mezi kolagenem I a hydroxyapatitem spolu s popisem vývoje struktury a vlastností na různých úrovních struktury. Byly měřeny a molekulárně interpretovány závislosti viskoelastických veličin na smykové rychlosti spolu s viskoelastickým chováním. Dále byla studována struktura kolagenních scaffoldů a určen vliv HAP a síťování. Závěrem byly diskutovány výsledky v souvislosti s jejich aplikovatelností v tkáňovém inženýrství chrupavek tvrdých tkání a v regenerativní medicíně.
|
|
|
Kinetics Studies of Collagen I Self-Assembly
Voldánová, Michaela ; Ondreáš, František (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Collagen, the most abundant protein of connective tissues, in various forms has a wide applications due to their diverse biological and chemical properties. One of the forms are collagen hydrogels, which are considered very suitable material for applications in tissue engineering, because they are able to provide biodegradable scaffolds that its properties correspond with living tissues. These systems are used for example as scaffold for targeted drug delivery with controlled release, in combination with cells can be used for the regeneration and reconstruction of tissues and organs. Heating the aqueous solution of collagen leads to spontaneous self-assembly process to variously distributed fibrillar structures, which are at a later stage of fibrillogenesis prerequisite for creating a three-dimensional supporting network, which is the basic building block of the gel. The resulting properties of the hydrogel depend not only on its structure, but also on the conditions which cause self-assembly process. Hydrogels were performed at 37 ° C and physiological pH. Studied structural variable was the concentration of collagen. So far, for the research of self-assembly were used spectrometric methods, which only provide information about kinetics of morphogenesis. In this work to study the kinetics of collagen I self-assembly were used rheological methods, which additionally give information about viscoelastic properties of the resulting material. The obtained experimental data confirmed two-step process of collagen I fibrillogenesis consisting of nucleation and growth process. Rheological hydrogels collagen behaved as a nonlinear yield-pseudoplastic. An attempt was made to molecular interpretation of the results. Using two-parametric Avrami equation was determined the rate of self-assembly for each concentration of collagen and the value of Avrami exponent determining the shape of produced units. The prepared hydrogels were subjected to increasing shear stresses (strain amplitude, shear rate). Larger amplitudes leads to collapse of the hydrogel structure, which is able to again partially regenerated.
|
|
|
Structure and Properties of Collagen/HAP Nanocomposite Networks
Kopuletá, Ema ; Lehocký,, Marián (referee) ; Amler,, Evžen (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní biomateriály jsou jedním ze současných populárních témat vzhledem k možnosti potenciální aplikace v tkáňovém inženýrství a řízeného dávkování léčiv v organismech. Kolagen je jako jeden z nejčastěji se vyskytujících proteinů zvláště zajímavý díky svým rozmanitým vlastnostem bez imunoreakce organismu příjemce. Tato práce je zaměřena na samouspořádávací procesy, kinetiku, obecné zákonitosti řídící proces samouspořádání a mechanické vlastnosti kolagenních roztoků. Dále je zkoumán efekt hydroxyapatitových nanočástic na samouspořádávání kolagenu a mechanické vlastnosti výsledných nanokompozitních hydrogelů. Jsou objasněny možné mechanismy interakcí mezi kolagenem I a hydroxyapatitem spolu s popisem vývoje struktury a vlastností na různých úrovních struktury. Byly měřeny a molekulárně interpretovány závislosti viskoelastických veličin na smykové rychlosti spolu s viskoelastickým chováním. Dále byla studována struktura kolagenních scaffoldů a určen vliv HAP a síťování. Závěrem byly diskutovány výsledky v souvislosti s jejich aplikovatelností v tkáňovém inženýrství chrupavek tvrdých tkání a v regenerativní medicíně.
|
guest ::
