Kompozitní skafoldy na bázi bakteriální celulózy

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá přípravou stabilních kompozitů na bázi bakteriální celulózy, které byly následně modifikovány za účelem získání antimikrobiální aktivity. Teoretická část se věnuje bakteriální celulóze a jejím vlastnostem, diskutuje možnosti modifikací in situ a ex situ a popisuje potenciál využití napříč obory, hlavní pozornost je ale upřena na využití v oblasti biomedicínské. V experimentální části byla kultivována bakteriální celulóza dvěma způsoby: (1) metodou statické kultivace a (2) metodou dynamické kultivace se sférickou zábranou. Následně byly připraveny kompozity bakteriální celulózy s přídavkem alginátu, chitosanu, poly(vinylalkoholu) a glutaraldehydu. Všechny vzorky byly charakterizovány pomocí transmisního elektronového mikroskopu, byl stanovován obsah vody ve struktuře, jejich profil bobtnání a viskoelastické vlastnosti. Dále byly připravené vzorky modifikovány za účelem získání antimikrobiální aktivity pomocí antibiotika Levofloxacin. Antimikrobiální aktivita byla stanovena pomocí difuzního testu proti Escherichia coli, Micrococcus luteus, Serratia marcescens a Candida glabrata. Koncentrace inkorporovaného antibiotika byla stanovena pomocí UV spektroskopie. Modifikace měly přímý vliv na změnu sledovaných vlastností připravených kompozitů. Měnila se jejich pórovitost, schopnost absorbovat vodu, kdy chitosan a alginát ve struktuře bakteriální celulózy tuto schopnost snižoval, a naopak glutaraldehyd a poly(vinylalkohol) zvýšil. Dále bylo prokázáno, že množství antibiotika inkorporované do struktury bakteriální celulózy koreluje s morfologií a složením daného kompozitu.

This diploma thesis deals with preparing stable composites based on bacterial cellulose, which were subsequently modified in order to obtain antimicrobial activity. The theoretical part focuses on bacterial cellulose and its properties, discusses the possibilities of in situ and ex situ modifications and describes the potential of use in various disciplines. However, the main emphasis is on biomedical applications. In the experimental part, bacterial cellulose was prepared by using (1) the static culture method and (2) the agitated culture method. Subsequently, bacterial cellulose with added alginate, chitosan, poly (vinyl alcohol) and glutaraldehyde were prepared. All samples were analysed from the point of morphology, water content, swelling kinetics and viscoelastic behaviour. Next, the prepared samples were modified by the addition of Levofloxacin to obtain antimicrobial activity. The antimicrobial activity was determined by the disk diffusion antibiotic sensitivity test against Escherichia coli, Micrococcus luteus, Serratia marcescens and Candida glabrata. The concentration of the incorporated antibiotic was determined by UV spectroscopy. It was found that the applied modifications directly influenced the porosity and consequently swelling ability of bacterial cellulose. Bacterial cellulose modified by alginate or chitosan exhibited much lower water absorbing capacity compared to bacterial cellulose modified by glutaraldehyde and poly(vinyl alcohol). Next, it was proved that the loaded antibiotic in bacterial cellulose correlated with the sample´s morphology and composition.