Hydrogely s gradientovými vlastnostmi - Zinkovska, Natalia (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2025)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem hydrogelů s gradientovými vlastnostmi, přičemž klade důraz na rozmanité metody jejich přípravy s ohledem na specificitu použitých materiálů a také podmínky a faktory ovlivňující formování gradientů. Hlavní motivací byla skutečnost, že gradientové hydrogely dokážou mnohem lépe než konvenční hydrogely napodobit nebo simulovat specifické biologické struktury, jako je chrupavka či nativní extracelulární matrix (ECM). Díky tomu se jeví jako vhodní zástupci pro široké spektrum biomedicínských aplikací. Součástí této práce byla rozsáhlá analýza existujících postupů přípravy gradientových hydrogelů a popis fyzikálně-chemických technik běžně používaných pro jejich charakterizaci. Experimentální část je rozdělena do dvou hlavních sekcí: ověření vybraných metod přípravy gradientových hydrogelů za použití různých materiálů (agaróza, alginát, chitosan, PVAl), a komplexní charakterizace vybraných agarózových hydrogelů pomocí široké škály fyzikálně-chemických technik (UV-Vis spektrometrie, fluorescenční korelační spektroskopie, reologie, mikroskopie atomární síly, rastrovací elektronová mikroskopie, stanovení procentuálního množství sušiny, jednočásticová mikroreologie, difúzní experimenty). U každé metody přípravy i charakterizační techniky byly detailně rozebrány jejich výhody a omezení, a to jak z hlediska efektivity a výkonu, tak s ohledem na typy materiálů, které lze těmito postupy připravit nebo analyzovat.

The presented dissertation thesis focuses on the study of hydrogels with gradient properties, placing emphasis on the diverse methods of their preparation with regard to the specificity of the materials used, as well as the conditions and factors affecting gradient formation. The main motivation stems from the fact that gradient hydrogels can better mimic or simulate specific biological structures, such as cartilage or native extracellular matrix (ECM), than conventional hydrogels. Therefore, they appear to be promising candidates for a wide range of biomedical applications. This work includes an extensive analysis of existing preparation procedures for gradient hydrogels and a description of the physicochemical techniques commonly used to characterize them. The experimental section is divided into two main parts: verification of the selected preparation methods for gradient hydrogels using various materials (agarose, alginate, chitosan, PVAl), and a comprehensive characterization of selected agarose hydrogels using a broad spectrum of physicochemical techniques (UV-Vis spectroscopy, fluorescence correlation spectroscopy, rheology, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, determination of dry mass content, single-particle tracking microrheology, and diffusion experiments). For each preparation method and characterization technique, its advantages and limitations are discussed in detail, both in terms of efficiency and performance, and with respect to the types of materials that can be prepared or analyzed using these methods.
Gradient hydrogels
Keywords: Gradientové hydrogely; mechanické vlastnosti; difúze; jednočásticová mikroreologie; SEM; AFM; Gradient hydrogels; mechanical properties; diffusion; single-particle microrheology; SEM; AFM