|
|
Biomedicínské aplikace polykaprolaktonových nanovlákenných membrán
Dvořák, Pavel ; Přibyl,, Jan (oponent) ; Zajíčková, Lenka (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá polykaprolaktonovými (PCL) nanovlákny a jejich modifikací. PCL vlákna byla podrobena depozici plazmovými aminovými polymery v nízkotlakém pulzním radiofrekvenčním kapacitně vázaném výboji za použití monomeru cyklopropylaminu (CPA). Na nadeponovaný povrch byl imobilizován kolagen jako protein extracelulární matrix (ECM) a byla sledována proliferace buněk na modifikovaném povrchu nanovláken. Neupravená PCL vlákna byla také podrobena depozici antibakteriální vrstvy mědi, a vlákna byla charakterizována pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM), rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a energeticky disperzní spektroskopie (EDX).
|
|
|
Sledování migrace mesenchymálních kmenových buněk v extracelulární matrix
Zumberg, Inna ; Čmiel, Vratislav (oponent) ; Chmelíková, Larisa (vedoucí práce)
Tato diplomová práce obsahuje popis buněčné linie mezenchymálních kmenových buněk (MSC). Práce zahrnuje poznatky týkající se procesu migrace a diferenciace MSCs. Teoretická část této práce se zabývá problémem kultivace buněk ve 2D a 3D prostředích. Jsou zde popsány nejpoužívanější materiály pro tvorbu 3D podkladů. Praktická část obsahuje popis protokolů pasážování buněk a výsledný postup provedení experimentu. Výsledky experimentu jsou diskutovány s použitím snímků z konfokálního mikroskopu. Navržený experiment byl testován s dostatečným počtem opakování. Zpracování mikroskopických snímků bylo provedeno v programovém prostředí MATLAB.
|
|
|
Determination of collagen degradation degree using spectroscopy
Fišerová, Kateřina ; Márová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented diploma thesis deals with the characterization of collagen properties after exposure to various physical and chemical conditions. The main aim was to describe changes in the structure of collagen due to its modification, to assess the impact of these changes on the further use of collagen and the selection of appropriate methods for determining the collagen properties. Chemical structure of collagen, its use as biomaterials, collagen stability, and ways to determine the degree of disruption of the native collagen structure are described in the theoretical part. In the experimental work, water solutions based on the bovine collagen type I were treated by varying intensities of collagen disintegration (from 1 min at 6 000 rmp to 5 min at 14 000 rpm), different preparation temperatures (4 °C, room. temp. and 30 °C), preparation time (from 1 day up to 5 days), time of light radiation effect (from 1 day up to 14 days) and different values of pH (from 4 to 8). In order to describe the collagen structure and the changes that occurred during the modification of collagen by various conditions, prepared samples were analyzed both by UV VIS and FT-IR spectroscopy. Aqueous solution of 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid and ninhydrin solution in alcohol were used as the reagents with free amino groups of collagen in order to analyze the suitable colored products by UV-VIS spectroscopy. As for FT-IR spectroscopy, collagen samples were measured either in the form of KBr tablets or in films by ATR technique. To evaluate changes in the collagen structure the deconvulation of the amide I group characteristic band between 1590 - 1720 cm-1 in the infrared spectrum of collagen was used. The samples morphology was observed on the collagen lyophilized sponges by scanning electron microscopy (SEM). In accordance with theoretical assumptions, results confirmed that the largest disruption in collagen structure arise from long standing of collagen solution on the light. Significant changes cause as well increasing temperature and almost no effect on the collagen structure had disintegration intensity of collagen solution during the samples preparation. As for increasing pH, samples were stable and homogeneous until ph 5 but since the collagen has been separated and precipitated from water, which affected and distorted the UV-VIS analyses. The samples freezing freshly after preparation, disintegrated by 4 min at 14 000 rpm, at 30 °C and without changing the pH achieve the best characteristics. It was found that an appropriate method for determining the degree of collagen structure disruption is UV-VIS spectroscopy using 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid as reagent in combination with ATR infrared spectroscopy of collagen films.
|
|
|
Collagen cross-linking using oxidized cellulose
Filka, Pavel ; Márová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Theoretical part of submitted diploma thesis deals with the basic finding of collagen, one of the most representing proteins in a human body, and oxidized cellulose used in medicine for several decades. Main part of the literature search is concerned on the collagen cross-linking, which is necessary for the collagen stability improving, thereby increasing the resistance against its degradation. As a cross-linking agent, the oxidized cellulose having the haemostatic properties as well as the carboxyl functional groups suitable for cross-linking proteins can be used. Experimental work was focused on the investigation of mutual behaviors of mixed water solutions based on oxidized cellulose and collagen. Films or lyophilized sponges prepared from these polymer mixtures could be used in medicine as a haemostatic or antibacterial wound healing coverings. The series of weight ratios between collagen and oxidized cellulose (9:1, 3:1, 5:3, 1:1, 1:2, 1:3, 1:9) involving constant content of collagen and increasing amounts of cellulose were prepared. Their ability to chemical linking, generating the formation of amide bond between carboxyl group of oxidized cellulose and free amino group of collagen, was investigated via two UV-VIS spectroscopic methods using a colored reaction among the chemical reagent (ninhydrin or 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid) and free amino groups of collagen. Moreover, the carboxyl groups of oxidized cellulose were activated either in the polymer solution (in situ) or in the form of a film using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide and N hydroxysuccinimide (EDC/NHS). The changes at the secondary structure level were investigated by Fourier-transformed infrared spectroscopy (FT-IR). The stability of thin prepared films from each polymer mixture was determined using hydrolytic degradation at 37 °C. Morphological changes in the two types of samples, one frozen quickly at – 196 °C and second slowly at -30 °C, were observed using scanning electron microscopy (SEM). During the polymer mixture preparation, the precipitation up to the ratio of 1:1 between collagen and cellulose has occurred. UV-VIS analyses confirmed free amino groups reduction resulting in cross-linking between collagen and cellulose as well as increasing in hydrolytical stability obtained from degradation measurement of prepared films. At the ratio higher than 1:2 up to 1:9 the polymer mixture was homogeneous without precipitation, however, from the increasing free amino groups it is presupposed that cellulose acted as physical cross-linker at the small amount and beyond the equilibrium state works more like solvent. It probably caused the changes in collagen at the secondary structure level registered from FT IR analysis. Activation of cellulose carboxyl groups by EDC/NHS was not confirmed. Collagen to cellulose ratio affected as well as the porosity and the pore size of prepared scaffolds. Based on SEM, the porosity of scaffolds froze by liquid nitrogen was between 46 – 60 % up to the ratio of 1:1 and significantly increased with cellulose addition up to 81 % (at ratio of 1:9). Average pore size of neat collagen was very small (14 ± 5 m) in comparison with pure oxidized cellulose (79 ± 24 m). That is why the cellulose addition increased the pore size approximately up to 55 m except for the 1:9 ratio having very large pore size (186 ± 76 m) and very regular structure resembling honeycomb seen at pure cellulose as well.
|
|
| |
|
|
Vliv síťování na denaturaci kolagenových vzorků z různých živočišných zdrojů
Ladický, Peter ; Muchová, Johana (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práca sa zaoberá prípravou, sieťovaním a charakterizáciou kolagénových filmov z rôznych živočíšnych zdrojov. Na prípravu kolagénových filmov bol použitý kolagén z prasaťa, Tilapie, koňa, kravy a krokodýla. Na sieťovanie pripravených filmov boli použité chemické sieťovadlá EDC/NHS a Lyofix. V experimentálnej časti bola optimalizovaná metóda diferenčnej kompenzačnej kalorimetrie (DSC), pomocou ktorej bola následne stanovená teplota denaturácie jednotlivých kolagénových filmov pred a po sieťovaní. Ďalej bola analyzovaná schopnosť filmov botnať a degradovať. Pomocou infračervenej spektroskopie bola overená prítomnosť charakteristických skupín vyskytujúcich sa v štruktúre kolagénu. Morfólogia vzoriek bola skúmaná pomocou metódy skenovacej elektrónovej kryomikroskopie (kryo-SEM). Z výsledkov vyplýva, že EDC/NHS je v porovnaní s Lyofix lepším sieťovadlom kolagénu. Najlepším zdrojom na prípravu termálne stabilných filmov je prasací kolagén, ktorého teplota denaturácie po sieťovaní EDC/NHS bola približne 69 C a predstavuje viac ako adekvátnu náhradu kravského kolagénu, ktorý je v súčasnosti najviac využívaný či už v oblasti tkanivového inžinierstva alebo potravinárskeho priemyslu.
|
|
|
Separace a charakterizace atelokolagenu
Konečná, Zuzana ; Zubal, Lukáš (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Cílem předložené bakalářské práce byla optimalizace separace rozpustného atelokolagenu z komerčně dostupného hovězího kolagenu a jeho následná charakterizace. Kollagen byl podroben enzymatickému trávení pomocí pepsinu a následně přečištěn pomocí filtrace, centrifugace a dialýzy. Získané vzorky byly následně charakterizovány pomocí infračervené spektrometrie, elektroforézy v polyakrylamidovém gelu a Hartree-Lowryho metody pro stanovení celkového obsahu proteinů. Vhodný časový rozsah enzymatického trávení pro získání vyhovujících výtěžků, byl určen na 60 – 70 hodin při hmotnostním poměru pepsinu a kolagenu 1:25. Nejvyšší výtěžek (72.6 %) byl získán při tomto poměru a době reakce 66 hodin. Dostatečné filtrace, která byla pro čistotu produktu klíčová, byla zajištěna kombinací filtračních technik s následnou centrifugací. Kvalita produktů z hlediska molekulových hmotností byla charakterizována pomocí gelové elektroforézy. Rozpustnost a její závislost na pH a koncentraci NaCl v roztoku byla měřena pomocí Hartree – Lowryho metody. Poměr mezi helikálním kolagenem a denaturovaným kolagenem ve vzorku byl měřen pomocí infračervené spektroskopie. Výsledná spektra se však nejevila zcela věrohodná. Jako vhodnější metodu pro zkoumání struktury kolagenu je možné použít například metodu cirkulárního dichroismu.
|
|
|
Reologie hydrogelů kolagenu a jeho nanokompozitů
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce směřuje k fenomenologickému popisu reologického chování čistého kolagenu I i jeho nanokompozitů s příměsí hydroxyapatitu ve čtyřech koncentracích. Měření bylo prováděno na reometru v konfiguraci kužel – deska pro rozsah smykových rychlostí od 0 s-1 do 100 s-1 za definovaných podmínek. Při teplotě 4 °C je kolagen ve vzorcích o daném složení rozpuštěn, zachovává si zde svůj nativní charakter a prekurzory hydrogelů setrvávají v kapalném stavu. Zahříváním vodného roztoku kolagenu o neutrálním pH dochází k spontánnímu procesu zesítění do fibrilárních struktur. Při 37 °C fibrily dorůstají do struktury gelu, ovšem rychlost jeho vzniku je závislá na obsahu kolagenových vláken. Naměřená data jsou zpracována ve formě tokových a viskozitních křivek, z nichž je vyhodnoceno a porovnáno reologické chování vzorků či strukturální a transformační změny jako odezva na mechanické zatížení a změnu teploty. Tyto poznatky mohou být využity při manipulaci s hydrogely. Obecně mohou posloužit jako základ pro další výzkum kolagenu, jeho interakcí s HAP a faktorů ovlivňujících jejich stabilitu či účinnost.
|
|
|
Preparation and characterization of nanostructured resorbable substitutes for accelerated skin healing
Kacvinská, Katarína ; Muchová, Johana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Together with the increasing demands on the quality of treatment in the field of burn and plastic surgery, there is the possibility of applying new technological solutions in the treatment of defects with full loss of skin thickness. This thesis deals with a preparation of a nanostructured bilayer scaffold for skin tissue engineering, which substitutes a skin dermis (lower porous layer) and a basal membrane (upper nanofibrous thin layer)). The porous layer is based on collagen, which is also characterized in presence of different polysaccharide additives: chitosan, oxidized cellulose calcium salt (CaOC), carboxymethyl cellulose sodium salt (NaCMC)), as well as a dopamine and fibroblast growth factor (FGF) addition, in order to improve biomechanical properties, regulate and promote skin healing. Thin nanofibers layer consists of electrospun gelatin in combination with polycaprolactone (PCL) and CaOC. Two different fabrication mechanisms differing in cross-linking between the porous and nanofibrous layer are proposed. The scaffolds were evaluated in terms of biomechanical, structural and in-vitro properties. A uniaxial strain test has shown that the upper nanofibrous layer provides mechanical support, which is significantly enhanced with the polydopamine (PDA)-coated surface. Swelling test of porous layer showed adequate spaces to allow cells infiltration, what has been shown as decrease in presence of PDA. Degradation with collagenase and lysozyme has shown significant time prolongation and also proliferation and viability of the mouse fibroblast cells seeded on the scaffolds were significantly enhanced with PDA and FGF modification. Novel nanostructured bilayer scaffold possess good biomechanical properties and exhibis potential in skin tissue engineering by allowing cells to adhere, proliferate and generate expracellular matrix.
|
|
|
Novel Antibacterial Collagen Scaffolds for Regenerative Medicine
Dorazilová, Jana ; Brtníková, Jana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with the characterisation of 3D porous collagenous sponges enriched with selected antibacterial agents. The literature part of the thesis focuses on the overview of biomaterials and biopolymers with the emphasis on collagen and chitosan, outlines the antibacterial properties of nanoparticles and reviews current aspects of using selenium nanoparticles as an antibacterial agent. For the purpose of this work, two types of antibacterial additives were used – biopolymeric chitosan and selenium nanoparticles. Preparation of 3D porous structure was achieved using the freeze drying method. Mechanical properties of prepared biopolymeric matrices were improved by chemical crosslinking in the presence of carbodiimide. Predominantly physiochemical methods were used for characterization of prepared collagenous sponges. For microstructure analysis, pore size determination, visualisation of nanoparticles and their distribution inside the porous structure, scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive x ray optical analysis (EDX) was used. Parameters such as total porosity, swelling ratio, weight loss during degradation in water and enzymatic environment were evaluated by suitable gravimetric methods. Fourier transformed infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR) was used to determine changes in the chemical structure of collagenous matrices before and after addition of the antibacterial agents. Percentage release of nanoparticles was evaluated using optical emission spectroscopy with inductively coupled plasma (ICP OES). Evaluation of antibacterial properties of tested samples was carried out mainly by the agar diffusion disk method and the macrodilution broth method. In the conducted research we were able to determine the influence of selected antibacterial additives on the physiochemical properties of 3D collagenous matrices. Their antibacterial activities showed a positive effect on bacterial inhibition of both chitosan and selenium nanoparticles with respect to their concentrations. The designed materials could be further utilized for bio medicinal applications, especially in the field of soft tissue regeneration.
|
host ::
RSS.