Vliv organických i anorganických aditiv na chemicko-fyzikální vlastnosti biopolymerních substrátů pro tkáňové inženýrství
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
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.
This bachelor’s thesis deals with the preparation and characterization of composite collagenous scaffolds for possible applications in both bone and skin tissue engineering with an emphasis on their chemico-physical properties. In the theoretical part, the selected components for fabrication of the scaffolds are described and later were used to fabricate 3D porous composite scaffolds in the experimental part. Altogether, four different composite collagenous scaffold types and a reference pure collagen scaffold type were prepared using the freeze-drying fabrication technique. Two scaffold types were made by combining collagen with either oxidised cellulose (OC) or carboxymethyl cellulose (CMC). The other two types of scaffolds had the same biopolymeric origin enhanced with the addition of bioceramics based on the hydroxyapatite and tricalcium phosphates. The microstructure, porosity and pore size were assessed by the scanning electron microscopy. The highest porosity and pore size were achieved by the reference purely collagenous scaffolds, followed by the collagen composites with OC and CMC. Scaffolds with the content of bioceramics had the lowest porosity and pore size, especially those containing CMC. Swelling behaviour analysis and enzymatic degradation in vitro showed, that the hydrophilicity and mass loss in the degradation process correlate with each other. The scaffolds without bioceramics were more hydrophilic and achieved greater mass loss than the scaffolds containing bioceramics. The pure collagen was in the between the two groups. Scaffolds containing CMC achieved greater mass loss and hydrophilicity than their OC counterparts. In terms of mechanical properties, scaffolds with bioceramics achieved higher compressive strength in the wet state than the other three scaffold types. The mechanical properties were generally better for scaffolds with lower porosity and lower hydrophilicity.
This bachelor’s thesis deals with the preparation and characterization of composite collagenous scaffolds for possible applications in both bone and skin tissue engineering with an emphasis on their chemico-physical properties. In the theoretical part, the selected components for fabrication of the scaffolds are described and later were used to fabricate 3D porous composite scaffolds in the experimental part. Altogether, four different composite collagenous scaffold types and a reference pure collagen scaffold type were prepared using the freeze-drying fabrication technique. Two scaffold types were made by combining collagen with either oxidised cellulose (OC) or carboxymethyl cellulose (CMC). The other two types of scaffolds had the same biopolymeric origin enhanced with the addition of bioceramics based on the hydroxyapatite and tricalcium phosphates. The microstructure, porosity and pore size were assessed by the scanning electron microscopy. The highest porosity and pore size were achieved by the reference purely collagenous scaffolds, followed by the collagen composites with OC and CMC. Scaffolds with the content of bioceramics had the lowest porosity and pore size, especially those containing CMC. Swelling behaviour analysis and enzymatic degradation in vitro showed, that the hydrophilicity and mass loss in the degradation process correlate with each other. The scaffolds without bioceramics were more hydrophilic and achieved greater mass loss than the scaffolds containing bioceramics. The pure collagen was in the between the two groups. Scaffolds containing CMC achieved greater mass loss and hydrophilicity than their OC counterparts. In terms of mechanical properties, scaffolds with bioceramics achieved higher compressive strength in the wet state than the other three scaffold types. The mechanical properties were generally better for scaffolds with lower porosity and lower hydrophilicity.
Description
Keywords
Kompozitní porézní nosiče, kolagen, oxidovaná celulóza, karboxymethyl celulóza, hydroxyapatit, fosforečnan vápenatý, tkáňové inženýrství, enzymatická degradace, porozita., Composite porous scaffolds, collagen, oxidised cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyapatite, tricalcium phosphate, tissue engineering, enzymatic degradation, porosity.
Citation
KOHOUTEK, M. Vliv organických i anorganických aditiv na chemicko-fyzikální vlastnosti biopolymerních substrátů pro tkáňové inženýrství [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Karel Lang, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-09-02
Defence
Student v rámci prezentace obhajoby bakalářská práce nejdříve představil problematiku téma vlivu organických i anorganických aditiv na chemicko-fyzikální vlastnosti biopolymerních substrátů pro tkáňové inženýrství. Vysvětlil současné problémy tkáňového inženýrství a cíle své práce. Po shrnutí získaných výsledků následovala odpověď na otázku oponenta "Na straně 31 v popisu výsledků mikrostruktury skafoldů tvrdíte, že karboxymethylcelulóza je více anionická než-li oxidovaná celulóza a v důsledku toho biokeramika více adheruje ke karboxymethylcelulóze. Můžete tvrzení opodstatnit znázorněním na chemických vzorcích?"
Na danou otázku student výborně odpověděl a prokázal výborné znalosti.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 3 roku/let