Koaxiální zvlákňování biologických materiálů
Title Alternative:Coaxial electrospinning of biological materials
Loading...
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Hlavním cílem této bakalářské práce bylo zkoumání koaxiálního zvlákňování a chování biologických materiálů v elektrostatickém poli. Teoretická část se stručně věnuje rešeršní formou tkáňovému inženýrství scaffoldů se zaměřením na nanovlákenné struktury a jejich materiály. Zabývá se přehledem biodegradabilních a biokompatibilních materiálů, zejména kyselinu hyaluronovou (KH) a chitosanem (CH). Rozebírá elektrostatické zvlákňování, jako potenciální, relativně levnou a jednoduchou technologii pro přípravu trojrozměrného nanovlákenného nosiče pro buňky, s důrazem na koaxiální zvlákňování. Za bioaktivní látku byla zvolena KH a za integrující plášťový materiál CH ve směsi s polyethylenoxidem (PEO). CH s PEO vytvářejí ve fyziologickém prostředí postupně degradující plášť, který obaluje KH. Ta se díky tomu může kontrolovatelně uvolňovat do okolního prostředí. Protože KH je značně finančně nákladná, použilo se karoboxymethylcelulózy (CMC), která se jí vlastnostmi podobá. Experimentální část popisuje, jak se tradiční zvlákňování z tyčky a jehly hodí při hledání optimálních receptů polymerních roztoků. Zkoumá, jaký vliv má stárnutí polymerních roztoků na elektrostatické zvlákňování. Dále studuje materiálové a procesní podmínky koaxiálního zvlákňování pro stabilní produkci nanovlákenných vrstev struktury jádro-plášť. Za plášťový materiál byla zvolena biokompatibilní a biodegradabilní směs CH s PEO. Protože CH je narozdíl od PEO přírodní materiál, byla snaha dosáhnout co nejvyššího podílu CH. Našla se metoda, jak lze připravit plášťový matriál o vysoké koncentraci CH (až 89 hm%). Dokázal se připravit roztok polymerní směsi CH s PEO, se kterým se snadno manipuluje a má dobrou zvlákňovací schopnost. Je unikátní v tom, že je snadný na přípravu a zároveň neobsahuje žádné tenzidy a soli. Roztok je tvořen 7,49 hm% CH, 1,25 hm% PEO, 6,75 hm% koncentrované kyseliny octové a 84,50 hm% destilované vody. Tento roztok byl použit v koaxiálním zvlákňování s 2 hm% CMC ve vodě. Finální vrstvy byly zkoumány FTIR, SEM.
The main aim of this Bachelor thesis was examining the coaxial electrospinning and the behaviour of biological materials in the electric field. The theoretical part deals with tissue engineering of nanofibrous scaffolds. The work is a summary of the biodegradable and biocompatible materials, in particular hyaluronic acid (HA) and chitosan (CH). The electrospinning (especially coaxial electrospinning) was discussed as a relatively cheap and simple technology for preparation of three-dimensional nanofibrous scaffolds. The HA was selected in the fibrous structure core-shell as the bioactive substance for the core. The solution of CH is very difficult to electrospun itself. That is reason why the CH was used in a mixture with the poly(ethylene oxide) (PEO) as the integrating shell. The PEO helps to control a rate of degradability in an aquatic environment. The carboxymethyl cellulose (CMC) was used instead of HA because HA is very expensive. CMC has similar physicochemical properties as HA. Experimental part describes how the traditional electrospinning from rod and needle helps to find optimal physicochemical properties of polymeric solutions. The work studies effect of aging polymeric solution on the electrospinning. The Bachelor thesis attends process and material parameters of coaxial electrospinning. Even though PEO is biocompatible material as the natural CH, it does not have biosensitive chemical group for cells attachment. That is reason why high level of CH concentration has better results in the tissue engineering. Experiments found ideal receipt of blend CH with PEO which have high volume of CH (up to 89 wt%). This blend is preparation friendly and has good spinning ability. The receipt does not contain any surfactant and salt. The solution consists of 7.49 wt% CH, 1.25 wt% PEO, 6.75 wt% acetic acid and 84.51 wt% distilled water. This solution was used in coaxial electrospinning with 2 wt% CMC in water. The final layers of nanofibres were analysed by FTIR and SEM.
The main aim of this Bachelor thesis was examining the coaxial electrospinning and the behaviour of biological materials in the electric field. The theoretical part deals with tissue engineering of nanofibrous scaffolds. The work is a summary of the biodegradable and biocompatible materials, in particular hyaluronic acid (HA) and chitosan (CH). The electrospinning (especially coaxial electrospinning) was discussed as a relatively cheap and simple technology for preparation of three-dimensional nanofibrous scaffolds. The HA was selected in the fibrous structure core-shell as the bioactive substance for the core. The solution of CH is very difficult to electrospun itself. That is reason why the CH was used in a mixture with the poly(ethylene oxide) (PEO) as the integrating shell. The PEO helps to control a rate of degradability in an aquatic environment. The carboxymethyl cellulose (CMC) was used instead of HA because HA is very expensive. CMC has similar physicochemical properties as HA. Experimental part describes how the traditional electrospinning from rod and needle helps to find optimal physicochemical properties of polymeric solutions. The work studies effect of aging polymeric solution on the electrospinning. The Bachelor thesis attends process and material parameters of coaxial electrospinning. Even though PEO is biocompatible material as the natural CH, it does not have biosensitive chemical group for cells attachment. That is reason why high level of CH concentration has better results in the tissue engineering. Experiments found ideal receipt of blend CH with PEO which have high volume of CH (up to 89 wt%). This blend is preparation friendly and has good spinning ability. The receipt does not contain any surfactant and salt. The solution consists of 7.49 wt% CH, 1.25 wt% PEO, 6.75 wt% acetic acid and 84.51 wt% distilled water. This solution was used in coaxial electrospinning with 2 wt% CMC in water. The final layers of nanofibres were analysed by FTIR and SEM.
Description
katedra: NTI; přílohy: CD ROM; rozsah: 84 s. (15 944 znaků)
Subject(s)
koaxiální zvlákňování, chitosan, polyethylenoxid, karboxymethylcelulóza, kyselina hyaluronová, coaxial electrospinning, chitosan, poly(ethylene oxide), carboxymethyl cellulose, hyaluronic acid