Chemická modifikace polysacharidů pro biomedicínské aplikace

Ing. Kateřina Štěpánková

Doctoral thesis

Chemical Modification of Polysaccharides for Biomedical Applications

Abstract:

The objective of the present study was to explore the potential of furcellaran in biomedical applications. Furcellaran was immobilized onto polyethylene terephthalate (PET) surfaces via a multistep process, and the resultant surfaces were characterized by relevant analytical techniques. The immobilized furcellaran was then tested to antibacterial and anticoagulant properties, as well as cytocompatibility with fibroblasts and stem cells. The findings suggest that PET films coated with furcellaran exhibited a significant increase in the proliferation of embryonic stem cells (ESCs) when compared to the untreated material. Furcellaran was also sulfated using four different methods to improve its hemocompatibility, and the resulting sulfates were confirmed by FT-IR and XPS. The study found that the introduction of sulfate esters into furcellaran increased its anticoagulant activity while the furcellaran prepared via chlorosulfonic acid had the highest effect on the coagulation cascade. All tested samples were non-cytotoxic up to the concentration of 0.1 mg/mL. Sulfated derivatives immobilized on the PET surface via radiofrequency plasma exhibited a reduction in adhesion and aggregation of platelets and inactivation of all their stages.

Abstract:

Cílem této studie bylo prozkoumat potenciál furcellaranu v biomedicínských aplikacích. Furcellaran byl imobilizován na povrchy polyethylentereftalátu (PET) pomocí vícekrokového procesu a výsledné povrchy byly charakterizovány pomocí relevantních analytických metod. Imobilizovaný furcellaran byl poté podroben testům antibakteriální a antikoagulační účinnosti a testům s fibroblasty a kmenovými buňkami. Výsledky naznačují, že PET filmy potažené furcellaranem vykazovaly významný nárůst proliferace embryonálních kmenových buněk (ESCs) v porovnání s neupraveným polymerem. Furcellaran byl také sulfatován čtyřmi různými metodami s cílem zlepšit jeho hemokompatibilitu, kde výsledné sulfáty byly potvrzeny pomocí FT-IR a XPS. Studie ukázala, že zavedení sulfátových esterů do struktury polysacharidu zvýšilo jeho antikoagulační aktivitu a furcellaran připravený pomocí chlorosulfonové kyseliny měl největší efekt na koagulační kaskádu. Všechny testované vzorky byly necytotoxické do koncentrace 0.1 mg/mL. Mimo jiné sulfatované deriváty imobilizované na PET povrchu pomocí radiofrekvenční plazmy vykazovaly redukci adheze a agregace krevních destiček a inaktivaci všech jejich stádií.

Keywords

chemická modifikace, furcellaran, hemokompatibilita, biokompatibilita, povlaky, biomateriály

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 12. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 2. 2024

Tomas Bata University in Zlín

Tomas Bata University in Zlín

Doctoral programme / field:
Material Sciences and Engineering / Biomaterials and Biocomposites