Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu

Swar, Sumita

EN SKPřihlásit se Přihlásit se (EduID)

Theses 5jnt7p

Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu – Sumita Swar, M.Sc.

Sumita Swar, M.Sc.

Disertační práce

Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu

Modification of Synthetic Polymeric Materials Surface for Suppression of Biofilm Formation

Anotace:

Nosokomiální infekce (NI) představují významný problém pro hospitalizované pacienty kde téměř polovina infekcí je zprostředkována nerůznějšími lékařskými nástroji. Tyto nástroje obsahují části nebo jsou celé z polymerních materiálů typu polyamidů (např. Nylon 6) a polyesterů (např. PET). Tyto polymery se běžně používají v řadě zavedených biomedicinských aplikací, jako jsou katetry, stenty, srdeční chlopně, krycí materiály pro popáleniny a řadu dalších pomocných materiálů. Modifikace povrchu těchto a dalších polymerů je jednou z možností jak upravovat vlastnosti a s nimi spojenou aplikovatelnost těchto biomedicinských materiálů. Vhodnou funkcionalizací povrchu lze dospět k matertiálům biokompatibilním, antibakteriálním, a/nebo rezistentním k tvorbě a ulpívání biofilmu. V první části byl rozpracován postup pro modifikaci povrchu polyesterů (konkretně PET) využívající reakci esterových funkcí s Grignardovými a organolitnými organokovovými činidly. Reakcí se do povrchové vrstvy vnáší hydroxylová skupina, ale zároveň i dva organické zbytky, odpovídající použitému organokovovém činidlu. Tím lze povrchovou vrstvu modifikovat v širokých mezích. Reakci lze monitorovat řadou technik, zde bylo využito měření kontaktního úhlu, volné povrchové energie, měření fluorescenční intenzity (po vhodném fluorescenčně aktivním označení účinkem dansyl chloridu). Vedle toho byly interpretována data SEM, AFM, i IČ analýz. Biologická aktivita modifikovaných povrchů byla testována na kmenech: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, methicillin-resistentní Staphylococcus aureus (MRSA) a Pseudomonas aeruginosa. Biokompatibilita vyšší než 70 % byla zjištěna u některých materiálů s modifikovanou povrchovou vrstvou. Druhá část popisuje studii, jejíž podstatou je aplikace účinné redukce amidické funkce polyamidů (zde Nylon 6) účinkem diboranu a jeho komplexů. Tato reakce byla ihned následována funkcionalizací (alkylací) vznikajícího aminu. K tomu bylo využito benzyl chloridu (C6H5CH2Cl) a poly(ethylen glycol) methyl ether tosylátu (H3C-PEG-OTs). Volbou alkylačních činidel bylo možné měnit povrchové vlastnosti výchozích polyamidů v širokých mezích. Takto získaný modifikovaný Nylon 6 vykazoval zajímavé vlastnosti se silně potlačenou tvorbou biofilomu. Výsledné vlastnosti polymeru byly závislé nejen na použitém činidle, ale také na využitých reakčních podmínkách. Pro další funkcionalizaci byly využity i nanočástice Cu spontánně tvořící povlak na Nylonu 6. Byl vyzkoušen i jiný postup funkcionalizace redukovaného polyamidu účinkem N,N-disukcinimidyl karbonátu (DSC). Vlastnosti takto získaných modifikovaných povrchů byly testovány s využitím analogických metodik a postupů, které se osvědčily u polyesterů. Většina vzorků s modifikovanými povrchy byla shledána jako cytokompatibilní. Ve třetí části jsou popsány naše výsledky při syntéze Cu NPs, které byly využity pro funkcionalizace polyamidů. Vzniklé nanočastice byly charakterizovány s využitím běžných metod a postupů jako jsou: dynamický rozptyl světla (DLS), elektronová mikroskopie (SEM), UV-VIS a FT-IR spektroskopie. …více

Abstract:

Nosocomial infections (NI) have been serious problems for hospitalized patients where almost half of all the infections are device related. Various polymeric materials including polyesters and polyamides such as polyethylene terephthalate PET and Nylon 6 are widely utilized for clinical devices. These polymers are commonly used in biomedical applications ranging from catheters to stents, vascular grafts, heart valves, wound dressings, sutures and scaffolds. Polymer surface modification is very essential factor to improve and impart desired properties for biomedical applications, making the polymers biocompatible, non-cytotoxic and antibacterial that can preferably resist biofilm formation caused by pathogenic bacteria. At first, novel approach to anti-corrosive wet chemical surface modification of PET by insertion of alkyl and hydroxyl groups was achieved by using different Grignard reagents and confirmed by several different characterization techniques including water contact angle (WCA) measurement, free surface energy (FSE) measurement, fluorescence intensity test after fluorescence labelling with dansyl chloride, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). High antibacterial efficiency against four different types of biofilm active, pathogenic bacterial strains namely: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Pseudomonas aeruginosa was established on the modified PET surface. Biocompatibility much higher than 70 % of the modified samples has been proved. Our second studies were focused on an efficient reduction of amide functional groups to secondary amine on Nylon 6 film surface with borane-tetrahydrofuran (BH3-THF) complex, followed by N-alkylation with benzyl chloride (C6H5CH2Cl) as well as grafting on reduced Nylon 6 surface by using poly(ethylene glycol) methyl ether tosylate (H3C-PEG-OTs). The different N-alkylation reactions allowed us to tune the surface properties of Nylon 6. Thus obtained modified Nylon 6 polyamide can be useful for many applications including antifouling biomaterials as the polyamide after functionalization was found to be biocompatible and resistant to pathogenic bacterial adhesion due to the presence of hydrophilic poly(ethylene glycol) methyl ether (H3C-PEG) chains after grafting. Not only that, the grafting intensity was regulated also by the duration of preceding lithiation reaction before grafting. The grafted Nylon 6 samples were further modified by physical assemblage of copper nanoparticles (Cu NPs) on the surface. Another modification route was also examined for PEG immobilization on reduced Nylon 6 surface via N,N-disuccinimidyl Carbonate (DSC) conjugation. The surface modifications were confirmed by different techniques. Water contact angle (WCA), free surface energy (FSE) analyses indicated the significant change in the surface morphology that were established by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Raman spectroscopy. The pathogenic bacterial strains: Gram positive Staphylococcus aureus and Gram negative Pseudomonas aeruginosa were used to depict the antibacterial efficacy. The resistance to bacterial adhesion has been established for the grafted and Cu NP deposited modified Nylon 6 samples. Most of the modified samples were established to be cytocompatible. Simultaneously, our focus was to synthesize the copper nanoparticles (Cu NPs) for the deposition on grafted Nylon 6 surface to examine the possibility of Cu NP physisorption on surface as well as to evaluate the antibacterial efficacy of prepared Cu NP deposited Nylon 6 samples. The synthesized Cu NPs were characterized by various methods including dynamic light scattering (DLS), scanning electron microscopy (SEM), UV-VIS spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). …více

Klíčová slova

patogenní bakterie polyethylentereftalát Nylon 6 mesoporézní silika nanočástice transport léčiv.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2018

Obhajoba závěrečné práce

Obhajoba proběhla 17. 9. 2018

Citační záznam

Citovat tuto práci

Citace dle ISO 690:

SWAR, Sumita. \textit{Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu}. Online. Disertační práce. Liberec: Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií. 2018. Dostupné z: https://theses.cz/id/5jnt7p/.

@PhdThesis{Swar2018thesis,
AUTHOR = "Swar, Sumita",
TITLE = "Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu [online]",
YEAR = "2018 [cit. 2024-09-21]",
TYPE = "Disertační práce",
SCHOOL = "Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studiíLiberec",
NOTE = "SUPERVISOR: ",
URL = "https://theses.cz/id/5jnt7p/",
}

@PhdThesis{Swar2018thesis,
AUTHOR = {Swar, Sumita},
TITLE = {Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu},
YEAR = {2018},
TYPE = {Disertační práce},
INSTITUTION = {Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií},
LOCATION = {Liberec},
SUPERVISOR = {},
URL = {https://theses.cz/id/5jnt7p/},
URL_DATE = {2024-09-21},
}

{{Citace kvalifikační práce
 | příjmení = Swar
 | jméno = Sumita
 | instituce = Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
 | titul = Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu
 | url = https://theses.cz/id/5jnt7p/
 | typ práce = Disertační práce
 | vedoucí = 
 | rok = 2018
 | počet stran =
 | strany =
 | citace = 2024-09-21
 | poznámka =
 | jazyk = 
}}

Jak správně citovat práci

Swar, Sumita. Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu. Liberec, 2018. disertační práce (Ph.D.). Technická univerzita v Liberci. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Zveřejněno v Theses:

světu

Jak jinak získat přístup k textu

Instituce archivující a zpřístupňující práci: Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Odkaz na soubor do lokálního úložiště instituce

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Doktorský studijní program / obor:
Aplikované vědy v inženýrství / Aplikované vědy v inženýrství

Práce na příbuzné téma

m6A a t6A: dvě významné modifikace RNA v rostlinách
Elena Zemlyanskaya
Funkcionalizace 6,6'-dimethylbifenyl-2,2'-diaminu a 6,6'-dimethylbifenyl-2,2'-diolu do poloh 5 a 5'
Jindřich Kropáček
The Conservation and Binding Patterns of Nse5 and Nse6 Subunits of the Smc5/6 Complex
Edit Lelkes
Magnetická kritéria aromaticity C6H6 izomerů
Tomáš Janda
Návrh nosiče výměnných nástaveb za agrotahač 6 x 6
Martin Molva
Velkoobjemová nástavba pro nosič výměnných nástaveb pro agrotahač 6 x 6
Martin Tůma
Role of the transcription factor Cytokinin Response Factor 6 (CFR6) in redox signalling
Nora Witkovská
Syntéza 6,6'-difunkcionalizovaných derivátů [1,1'-binaftalen]-2,2'-diolu pro přípravu organokřemičitých materiálů
Jiří Neradil

Všechny práce

Název

Vložil

Vloženo

Práva

Theses 5jnt7p 5jnt7p/2

17. 9. 2018

Složky

Soubory

thesis SUMITA_SWAR_PHD_THESIS_2018_FINAL_4_PRINT_9.5.18.pdf

Šmída, J.

18. 9. 2018

Co je jinak přidání souboru

Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
Co je jinak další operace se soubory

Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
Co je jinak pohled pro experty

Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
Co je nové vyhledávání souborů

Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
Co je nové rychlý přístup k souborům

Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.
Co se chystá

Připravujeme další vylepšení pro mobilní zařízení.

Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu – Sumita Swar, M.Sc.

Sumita Swar, M.Sc.

Disertační práce

Syntetické polymerní materiály vhodně funkcionaliyované pro potlačení tvorby biofilmu

Modification of Synthetic Polymeric Materials Surface for Suppression of Biofilm Formation

Anotace:

Abstract:

Klíčová slova

Obhajoba závěrečné práce

Citační záznam

Citace dle ISO 690:

Jak správně citovat práci

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Jak jinak získat přístup k textu

Technická univerzita v Liberci

Práce na příbuzné téma

Složky

Soubory

Co je jinak přidání souboru

Co je jinak další operace se soubory

Co je jinak pohled pro experty

Co je nové vyhledávání souborů

Co je nové rychlý přístup k souborům

Co se chystá