Vliv modifikovaných TiO2 nanotrubiček na interakce na biorozhraní

Abstract

Nanotrubičky oxidu titaničitého v průběhu posledních let nabyly na významu v poli biomedicíny. Jakožto biokompatibilní nanostrukturovaný povrch nachází potenciál pro své uplatnění především v oblasti implantačních aplikací. Teoretická část této práce je tak věnována různým přístupům pro syntézu TiO2 nanotrubiček, jejich modifikacím a aplikacím v biomedicíně. Experimentální část pak pojednává o nanotrubičkách oxidu titaničitého, které jsou připraveny z titanu metodou jednokrokové anodické oxidace v organickém elektrolytu. Jako výchozí materiály jsou používány křemíkové disky s naprášenou vrstvou titanu a titanové folie. Zprvu amorfní nanotrubičky jsou žíháním převedeny na svou krystalickou podobu, a následně modifikovány selenovými a stříbrnými nanočásticemi. Připravené struktury jsou zkoumány z hlediska povrchových vlastností a biologických interakcí s vybranými tkáňovými kulturami (MG-63, NIH-3T3) a bakteriemi (E. coli, P. aeruginosa, S. aureus). V závěru experimentální práce jsou stručně porovnány výsledky selenových a stříbrných nanočástic. Hlavním cílem této práce je rozšířit znalosti týkající se bio-rozhraní tvořeným adherentními buněčnými liniemi, bakteriálními buňkami a nanostrukturovaným povrchem tvořeným TiO2 nanotrubičkami dekorovanými selenovými a stříbrnými nanočásticemi.Over the past few years, titanium dioxide nanotubes have become increasingly important in biomedicine. As a biocompatible nanostructured surface, it finds the potential for its application especially in the field of implant applications. The theoretical part of this thesis, therefore, deals with options for TiO2 nanotube preparation, and their use as a biomedical material. The review of conducted studies includes bare, surface-modified and doped nanotubes. The experimental part discusses titanium dioxide nanotubes, which are prepared from titanium by a one-step anodic oxidation method in an organic electrolyte. Titanium-sputter-deposited silicon wafers and titanium foils are used as a substrate. The initially amorphous nanotubes are annealed, and subsequently modified with selenium and silver nanoparticles. The prepared structures are studied in terms of surface properties, and biological interactions with selected tissue cells (MG-63, NIH-3T3) and bacteria (E. coli, P. aeruginosa S. aureus). The final part of experimental work is dedicated to brief comparison of selenium and silver nanoparticle modified TiO2 nanotubes. The main aim of this thesis is to extend the knowledge regarding the bio-interface formed by adherent cell lines, bacterial cells, and selenium/silver modified TiO2 nanotubes.