Hyaluronové gely pro řízené uvolňování aktivních látek
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato diplomová práce je zaměřena na vývoj materiálů na bázi oxidovaného derivátu kyseliny hyaluronové (HA-Ox) zesítěného pomocí bifunkčního alkoxyaminu POA. Hydrogely byly studovány jako potenciální matrice pro řízené uvolňování biologických léčiv. Za tímto účelem byly připraveny hydrogely s obsahem hovězího sérového albuminu (BSA) jako model aktivní látky. Vlastnosti hydrogelů byly ovlivňovány koncentrací derivátu (10 mg/ml, 20 mg/ml a 30 mg/ml). V první části práce byly u připravených hydrogelů hodnoceny viskoelastické vlastnosti, bobtnavost a obsah sušiny. Sušina výchozího derivátu hyaluronanu a hmotnost polymerní sítě v hydrogelech byla stanovena gravimetricky a pomocí TGA (ve všech případech okolo 80 hm.%). Rozdíl hmotností polymeru obsaženého v hydrogelech před a po botnání prokázal, že během botnání dochází k vyplavování nezesítěného solu z hydrogelu (okolo 10 až 20 hm.%). U hydrogelů o koncentraci 10 mg/ml kvůli tomuto jevu dochází k odbotnávání hydrogelů, zatímco jejich koncentrovanější analogy i po odplavení solu botnají. Velikosti elastických modulů potřebné pro výpočet ok polymerní sítě byly zjištěny pomocí reologických měření (amplitudový a frekvenční test). Samotná velikost ok polymerní sítě byla počítána pomocí dvou běžně užívaných teorií: Teorie rovnovážného botnání (TRB) a Teorie kaučukové elasticity (TKE). Velikost ok u gelů bez BSA o koncentraci derivátu 10 až 30 mg/ml byla podle TRB stanovena na 347 ± 29 nm, 319 ± 15 nm, 295 ± 6 nm a podle TKE 345 ± 30 nm, 308 ± 14 nm, 268 ± 5 nm. Pro hydrogely s BSA byly zjištěny velikosti ok polymerní sítě podle TRB 373 ± 34 nm, 307 ± 11 nm, 281 ± 7 nm a podle TKE 372 ± 32 nm, 297 ± 11 nm, 258 ± 6 nm. Velikost ok polymerní sítě klesá s vyšší koncentrací derivátu. V druhé části práce bylo sledováno uvolňování modelové aktivní látky BSA spektrofotometricky pomocí fluorescenčního značení. Použitím Korsmeyer-Peppasova modelu bylo zjištěno, že u všech tří použitých koncentrací derivátu je primárním mechanismem uvolňování difúze.
This diploma thesis is focused on the development of materials based on oxidized hyaluronic acid derivative (HA-Ox) crosslinked using bifunctional alkoxyamine POA. Hydrogels have been studied as potential matrices for the controlled release of biological drugs. For this purpose, hydrogels containing bovine serum albumin (BSA) as model of the active substances were prepared. The properties of the hydrogels were affected by the concentration of the derivative (10 mg / ml, 20 mg / ml and 30 mg / ml). In the first part of the work, the viscoelastic properties, swelling and dry matter content of the prepared hydrogels were evaluated. The dry matter of the starting hyaluronan derivative and the weight of the polymer network in the hydrogels were determined gravimetrically and by TGA (in all cases about 80% w/w). The difference in weight of the polymer contained in the hydrogels before and after swelling showed that the non-crosslinked sol leaches out of the hydrogel during swelling (about 10-20% w/w). Due to this phenomenon, hydrogels with a concentration of 10 mg / ml are depleted of hydrogels, while their more concentrated analogues swell even after the sol has washed off. The sizes of elastic moduli needed to calculate the mesh of the polymer network were determined using rheological measurements (amplitude and frequency test). The mesh size of the polymer network itself is calculated using two commonly used theories: Equilibrium SwellingTheory (EST) and Rubber Elasticity Theory (RET). The mesh size of BSA-free gels with a derivative concentration of 10 to 30 mg/ml was determined according to EST to 347 ± 29 nm, 319 ± 15 nm, 295 ± 6 nm and according to RET345 ± 30 nm, 308 ± 14 nm, 268 ± 5 nm. For hydrogels with BSA, the mesh sizes of the polymer network were determined according to EST 373 ± 34 nm, 307 ± 11 nm, 281 ± 7 nm and according to RET 372 ± 32 nm, 297 ± 11 nm, 258 ± 6 nm. The mesh size of the polymer network decreases with higher derivative concentration. In the second part of the work, the release of the model active substance BSA was monitored spectrophotometrically using fluorescent labeling. Using the Korsmeyer-Peppas model, it was found that diffusion release is the primary mechanism.
This diploma thesis is focused on the development of materials based on oxidized hyaluronic acid derivative (HA-Ox) crosslinked using bifunctional alkoxyamine POA. Hydrogels have been studied as potential matrices for the controlled release of biological drugs. For this purpose, hydrogels containing bovine serum albumin (BSA) as model of the active substances were prepared. The properties of the hydrogels were affected by the concentration of the derivative (10 mg / ml, 20 mg / ml and 30 mg / ml). In the first part of the work, the viscoelastic properties, swelling and dry matter content of the prepared hydrogels were evaluated. The dry matter of the starting hyaluronan derivative and the weight of the polymer network in the hydrogels were determined gravimetrically and by TGA (in all cases about 80% w/w). The difference in weight of the polymer contained in the hydrogels before and after swelling showed that the non-crosslinked sol leaches out of the hydrogel during swelling (about 10-20% w/w). Due to this phenomenon, hydrogels with a concentration of 10 mg / ml are depleted of hydrogels, while their more concentrated analogues swell even after the sol has washed off. The sizes of elastic moduli needed to calculate the mesh of the polymer network were determined using rheological measurements (amplitude and frequency test). The mesh size of the polymer network itself is calculated using two commonly used theories: Equilibrium SwellingTheory (EST) and Rubber Elasticity Theory (RET). The mesh size of BSA-free gels with a derivative concentration of 10 to 30 mg/ml was determined according to EST to 347 ± 29 nm, 319 ± 15 nm, 295 ± 6 nm and according to RET345 ± 30 nm, 308 ± 14 nm, 268 ± 5 nm. For hydrogels with BSA, the mesh sizes of the polymer network were determined according to EST 373 ± 34 nm, 307 ± 11 nm, 281 ± 7 nm and according to RET 372 ± 32 nm, 297 ± 11 nm, 258 ± 6 nm. The mesh size of the polymer network decreases with higher derivative concentration. In the second part of the work, the release of the model active substance BSA was monitored spectrophotometrically using fluorescent labeling. Using the Korsmeyer-Peppas model, it was found that diffusion release is the primary mechanism.
Description
Citation
HEKRLOVÁ, V. Hyaluronové gely pro řízené uvolňování aktivních látek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-05-31
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou.
Pekař: Byly experimenty řešeny pouze ve firmě?
Veselý: Jakým způsobem bylo realizováno botnání? Nekontaminovaly se zkumavky v průběhu experimentu? Jaký spektrometr byl použit?
Lehocký: Jaké existují metody sterilizace? Jaké jsou výhody a nevýhody jednotlivých sterilizačních metod?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení