Modifikace bakteriální celulózy za účelem využití v biomedicínských aplikacích

Abstract

Diplomová práce se věnuje aplikaci bakteriální celulózy v biomedicíně a možnostmi její modifikace za účelem rozšíření její využitelnosti. Literární rešerše se zabývá srovnáním rostlinné a bakteriální celulózy a možnostmi kultivace bakteriální celulózy. Hlavní část je věnována biomedicínským aplikacím a vlastnostem, které musí materiál splňovat pro využití v této oblasti. V této části jsou také zkoumány možnosti modifikace bakteriální celulózy pro zisk potřebných vlastností. V teoretické části jsou také zmíněny další oblasti uplatnění bakteriální celulózy. V experimentální části byla zkoumána optimalizace produkce bakteriální celulózy. Byly porovnávány tři kmeny bakterií druhu Komagataeibacter xylinus z hlediska produkce bakteriální celulózy. Následně byla provedena chemická a fyzikální modifikace bakteriální celulózy za vzniku stabilních kompozitů. U těchto kompozitů byly dále zkoumány morfologické a mechanické vlastnosti. Morfologie byla stanovována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Pro analýzu mechanických vlastností byla použita zkouška tahem a také byly stanovovány reologické vlastnosti vzorků. Byl rovněž sledován profil bobtnavosti kompozitů. Modifikacemi se povedlo připravit stabilní kompozity na bázi bakteriální celulózy, které dokázaly ovlivnit její strukturu a její mechanické vlastnosti.

The diploma thesis deals with the application of bacterial cellulose in biomedicine and the possibility of its modification in order to expand its usability. The theoretical part of the work compares plant cellulose and bacterial cellulose and the possible ways of bacterial cellulose cultivation. The main part is devoted to biomedical applications and the properties that the material must have for use in this area. In this section, the possibilities of modifying bacterial cellulose to obtain the necessary properties are also investigated. Other areas of bacterial cellulose application are mentioned in the theoretical part as well. In the experimental part, the optimization of bacterial cellulose production was investigated. Three species of Komagataeibacter xylinus bacteria and their ability to produce bacterial cellulose were compared. Subsequently, its chemical and physical modifications were done to create stable composites. Morphological and mechanical properties were characterized for the prepared composites. Morphology was determined using scanning electron microscopy. A tensile test was used for the mechanical properties and the rheological properties of the samples were determined. The swelling profile of the composites was also monitored. The modifications made it possible to prepare stable composites based on bacterial cellulose, which were able to influence its structure and its mechanical properties.