|
|
Cell transplantation methods in cardiology
Kukhta, Dziyana ; Hežová,, Reneta (referee) ; Skopalík, Josef (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá tkáňovým inženýrstvím, zejména tvorbou homogenní, izotropní a planární vrstvy buněk srdečního svalu pomocí dvou technologii:”scaffold-based” a ”scaffold-free”. Nejprve popsaný histologie srdeční stěny, buňky srdečního svalu a buněčné kultury. Následuje popis tkáňového inženýrství, který zahrnuje technologii “cell sheet” a tkáňové inženýrství na bázi scaffoldů. Na konci teoretické části je popsána aplikace tkáňového inženýrství a buněčná vizualizace. Praktická část věnovaná tvorbě planární buněčné vrstvy z kardiomyocytů a fibroblastů s využitím informací z teoretické části.
|
|
|
Poly(3-hydroxybutyrate) based materials for 3D printing in medical applications
Krobot, Štěpán ; Vojtová, Lucy (referee) ; Přikryl, Radek (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou a testováním 3D tištěných skafoldů pro kostní tkáňové inženýrství. Cílem práce je laboratorní příprava polymerních směsí na bázi poly(3-hydroxybutyrátu), polymléčné kyseliny a polykaprolaktonu a jejich zpracování do podoby 3D tiskových strun. Byly připraveny tři polymerní směsi, které byly zpracovány do podoby 3D tiskových strun. Pro vyhodnocení termických vlastností byla provedena diferenciální skenovací kalorimetrie, následně teplotní věžový test a test „warpingu“ pro stanovení zpracovatelských podmínek při 3D tisku. Nejnižší naměřený „warping“ koeficient byl 1,26 u směsi poly(3-hydroxybutyrátu) s polykaprolaktonem a změkčovadlem. Ke studiu mechanických vlastností materiálů byla použita tahová zkouška, tříbodová ohybová zkouška a tlaková zkouška. Skafoldy s různými povrchy pro kostní tkáňové inženýrství byly 3D tisknuty z připravených strun s cílem určit nejoptimálnější povrch pro proliferaci buněk. Pro stanovení povrchových vlastností a jejich vlivu na adhezi buněk bylo provedeno měření optického kontaktního úhlu s využitím metody OWRK pro výpočet povrchové energie. 3D vytištěné povrchy byly také podrobeny analýze drsnosti pomocí konfokálního mikroskopu, aby byla určena jejich drsnost a její vliv na kontaktní úhel s vodou a růst buněk. Nakonec v poslední části byly ve spolupráci s Ústavem experimentální medicíny AV ČR provedeny in vitro testy na skafoldech s cílem zjistit, zda jsou připravené materiály necytotoxické, a jak povrch skafoldu ovlivňuje růst a proliferaci buněk. Bylo zjištěno, že dva ze tří materiálů nejsou cytotoxické (obě směsi poly(3-hydroxybutyrátu) s polykaprolaktonem) a že jejich mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s lidskou trabekulární kostí. Nejoptimálnějším povrchem pro růst buněk je pravděpodobně mřížka o průměru 50 m s drsností podél perimetru 1,9 m, což odpovídá kontaktnímu úhlu s vodou 74,1°.
|
|
|
Modification of Biodegradable Polyurethanes by Biologically Active Substances
Kupka, Vojtěch ; Khunová, Viera (referee) ; Pekař, Miloslav (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Předkládaná dizertační práce se zabývá novým způsobem přípravy biodegradabilních polyuretanů (PU) a jejich modifikací biologicky aktivními celulózovými nanokrystaly. Literární rešerše se zaměřuje na bioresorbovatelné PU v tkáňovém inženýrství. Shrnuje příklady těchto PU elastomerů, skafoldů (nosičů buněk) i injektovatelných PU společně se způsoby biodegradace na netoxické produkty. Poslední část je zaměřena na nanocelulózu, která si získala pozornost díky svým pozoruhodným fyzikálním (velký specifický povrch, mechanické vlastnosti) a biologickým (biokompatibilita, biodegradabilita a nízká toxicita) vlastnostem jako materiál pro biomedicínu. V experimentální části byly charakterizovány amfifilní biodegradovatelné polyuretanové filmy (bio-PU) syntetizované bez použití rozpouštědla polyadiční reakcí z hydrofilního poly(ethylenglykolu) (PEG) a hydrofobního poly(e-kaprolaktonu) (PCL) jako makrodiolů společně s hexamethylen diizokyanátem. Připravené bio-PU filmy byly charakterizovány pro různé poměry jak mezi PEG/PCL, tak i mezi NCO/OH reagujícími skupinami (izokyanátový poměr). Bio-PU filmy projevily markantní nárůst mechanických vlastností při hmotnostním poměru PEG/PCL rovnému nebo menšímu než 20/80 díky vzniku krystalických domén PCL. Přítomnost PEGu zvyšovala schopnost bio-PU filmu absorbovat vodu i urychlila jeho hydrolytickou degradaci. Oproti tomu nižší absorpční schopnost a delší čas hydrolytické degradace materiálu způsobil vyšší izokyanátový poměr, a tedy i vyšší síťová hustota. Třetí část práce se zabývá přípravou polyuretanových nanokompozitů unikátní metodou bez použití rozpouštědla za využití bio-PU matrice a celulózových nanokrystalů buď nemodifikovaných, nebo povrchově roubovaných PEGem. Strukturní analýza prokázala, že přítomnost tyčinkovitých nanočástic způsobuje imobilizaci polymerních segmentů, v důsledku čehož se zvýšila tuhost a křehkost materiálu. Nastavením vhodného poměru mezi PEG/PCL, množstvím izokyanátu, či přídavkem modifikovaného nanoplniva může být bio-PU materiál "ušit na míru" s vhodnými mechanickými (houževnatost, tažnost) a fyzikálními (botnání, degradace) vlastnostmi. Díky přípravě bez použití rozpouštědla by mohly být připravené materiály využity v regenerativní medicíně např. jako cévní štěpy.
|
|
|
Extruder head for 3D bioprinting of low viscosity hydrogels
Havlíček, Václav ; Harabiš, Vratislav (referee) ; Jaroš,, Josef (advisor)
In this bachelor thesis, I deal with 3D bioprinting for tissue engineering and analyze used materials and technologies that can be utilized for 3D bioprinting. The paper also includes a discussion of 3D bioprinting equipment and the current challenges of extrusion 3D bioprinting. In the practical part, a solution of a complex system for extrusion 3D bioprinting of low viscosity hydrogels is proposed using a hydraulic pump, a print head, and a cooling circuit.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Bioactive ceramic foams – processing, properties testing and applications
Motyka, Jan ; Hadraba, Hynek (referee) ; Řehořek, Lukáš (advisor)
Porous materials for tissue engineering are novel group of materials. They provide some unique properties, namely bioactivity, biodegradability and osteoconductivity. Ceramics porous structure for bone substitutes have considerable potential for applications in medical surgery. But they have poor mechanical properties. Hence they are used for low bearing applications. Those are the reasons for extensive investigation of these materials, mainly in the last few years. Lots of production procedures exist, which leads to production of foams with various shapes and properties.
|
|
|
Materials in medicine practice
Dvořáková, Tereza ; Čikl, Josef (referee) ; Molliková, Eva (advisor)
This bachelor's thesis deals with literary research on metal, ceramic and polymer materials for medical applications. The history of these materials, their properties and material requirements are described in the first part. Further, the most often application areas of fixators and soft or hard tissue replacements are introduced. This thesis is ended by introducing a perspective science filed, which is a tissue engineering.
|
|
|
The effect of organic and inorganic additives on the chemico-physical properties of biopolymer substrates for tissue engineering
Kohoutek, Martin ; Muchová, Johana (referee) ; Brtníková, Jana (advisor)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou a charakterizací kompozitních kolagenových nosičů, s důrazem na jejich chemicko-fyzikální vlastnosti pro možné aplikace jak v tkáňovém inženýrství kostí, tak i kůže. V teoretické části jsou popsány vybrané komponenty pro přípravu tkáňových nosičů, které byly později použity k přípravě 3D porézních vzorků v experimentální části. Celkem byly připraveny čtyři typy kompozitních nosičů a jeden referenční typ z čistého kolagenu za použití techniky lyofilizace. Dva typy vzorků sestávaly z kombinace kolagenu a oxidované celulózy (OC) nebo kolagenu a karboxymethyl celulózy (CMC). Další dva typy byly založeny na stejné kombinaci jak předchozí dva typy (kolagen s deriváty celulózy) navíc s přídavkem biokeramiky na bázi hydroxyapatitu a fosforečnanu vápenatého. Mikrostruktura, porozita a velikost pórů byly vyhodnoceny pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Nejvyšší porozity a velikosti pórů dosáhly referenční skafoldy s čistým kolagenem, další v pořadí pak byly kompozity kolagenu s OC a CMC. Nejnižší porozitu a velikost pórů měly skafoldy s biokeramikou, zejména pak ty obsahující i CMC. Při analýze botnání a enzymatické degradaci in vitro bylo zjištěno, že hydrofilita a úbytek hmotnosti vzorků v procesu degradace spolu korelují. Nosiče bez biokeramiky byly hydrofilnější a dosáhly větší ztráty hmotnosti než vzorky s biokeramikou. Čistý kolagen byl svými výsledky mezi těmito dvěma skupinami. Vzorky s CMC byly hydrofilnější a degradabilnější než jejich protějšky obsahující OC. Co se týká mechanických vlastností, skafoldy s biokeramikou dosáhly vyšší pevnosti v tlaku v mokrém stavu než skafoldy bez biokeramiky. Mechanické vlastnosti byly obecně lepší u vzorků se snižující se porozitou a hydrofilitou.
|
guest ::
