Antimikrobiální neadhezivní hydrogely na bázi přírodní pryskyřice Sterculia urens pro vlhké hojení ran

Abstract

Předložená dizertační práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci nových hydrogelů na bázi přírodních polysacharidů určených pro regeneraci měkkých tkání. Cílem této práce bylo vyvinout novou generaci přírodního materiálu na hojení ran s důrazem na vlastnosti, jakými jsou antimikrobiální účinky, obnovitelnost, jednodušší proces přípravy a zvýšená biologická aktivita. Teoretická část shrnuje současný stav materiálů pro hojení ran, jako jsou hydrogely, jejich typy (syntetické nebo přírodní) a výhody či nevýhody poukazující na aplikaci v regenerativní medicíně. Dále jsou zde uvedeny informace o přírodním polysacharidu pryskyřici Karaya (chemická struktura, rozpustnost, tepelná a pH stabilita atd.), její modifikaci, složení polymerních směsí a možnosti chemického síťování. Experimentální část je zaměřena na přípravu a chemickou modifikaci hydrogelů na bázi přírodních polysacharidů z chitosanu a pryskyřici Karaya. Připravené vzorky byly charakterizovány chemicky (pomocí infračervené spektroskopie s Furierovou transformací) a fyzikálně (pomocí reologie, měřením botnání v různých rozpouštědlech a sledováním mechanizmu difúze a hydrolytické stability). Antimikrobiální aktivita a cytotoxicita byly hodnoceny pomocí dvou různých buněčných modelů in vitro - adherentních fibroblastů (NIH3T3) a neadherentních suspenzních B-lymfocytů (BaF3), které vykazovaly vyšší životaschopnost buněk než negativní kontrola po 72 hodinách. Na základě předložených výsledků lze usuzovat, že takto připravené polymerní směsi vykazují jedinečné vlastnosti, které lze přizpůsobit konkrétní aplikaci v regenerativní medicíně a splňují tak požadavky moderních obvazů na rány.

The presented doctoral thesis is focused on the preparation and characterization of novel hydrogels based on natural polysaccharides for soft tissue regeneration. The aim of the thesis was to develop a new generation of natural polymeric materials with important beneficial properties such as antimicrobial effects, renewability, easier preparation process, and enhanced biological activity. The theoretical part summarizes the state of the art of wound healing materials, such as hydrogels, their types (synthetic or natural), and the advantages or disadvantages pointed to the regenerative medicine application. The information about the natural polysaccharide gum karaya (chemical structure, solubility, heat, pH stability, etc.), its modification, mixtures and chemical crosslinking is also presented. The experimental part is focused on the preparation and chemical modification of hydrogels based on chitosan and gum karaya natural polysaccharides. Prepared samples were characterized chemically (by Fourier-transformed infrared spectroscopy) and physically (by rheology, measurement of swelling behaviour in different solvents, calculation of diffusion mechanism, and hydrolytic stability). Antimicrobial activity and cytotoxicity were evaluated using two different in vitro cell models - adherent fibroblasts (NIH3T3) and non-adherent suspension of B-lymphocytes (BaF3), both of which showed increased cell viability than negative control 72 hours after treatment. Based on the presented results, the prepared polymer blends exhibit unique properties that can be tailored for specific applications in regenerative medicine and thus meet the requirements of modern wound dressings.