Stimuli-responsivní scaffoldy

Ing. Martina Martínková

Doctoral thesis

Stimuli-responsive scaffolds

Abstract:

Tissue engineering (TE) is a multidisciplinary field that aims to preserve, restore, or enhance the physical and physiological properties of living tissues through combination of scaffolds and cells, engineering techniques, materials, and biochemical factors. Scaffolds for TE can be created from a variety of biomaterials, each with different properties suitable for specific applications. The biomaterial has to be selected with respect to the length of contact and the site of use in the biological system. Since several tissues in the body exhibit electrical activity, including brain tissues, cardiac muscle tissue, and skeletal muscles, a stimuli-responsive material is appropriate for TE of such tissues. Conducting polymers (CP) can be used to introduce stimuli-responsivity thanks to their electrical activity into a biomaterial. CP can be incorporated into composites or used to modify the surfaces of scaffolds made from other biomaterials, thereby providing specific bioactive properties. Especially combinations of CPs with natural polymers can be beneficial because they combine the electroactivity of CPs with the biocompatibility of biopolymers. In this work, different types of scaffolds suitable for modification with conducting polymers were prepared. Conducting polymers, specifically polyaniline and polypyrrole, were used to create conductive stimuli-responsive composites.

Abstract:

Tkáňové inženýrství je multidisciplinární obor, jehož cílem je zachovat, obnovit nebo zlepšit fyzikální a fyziologické vlastnosti živých tkání pomocí kombinace scaffoldů a buněk, inženýrských technik, materiálů a biochemických faktorů. Scaffoldy pro tkáňové inženýrství lze vytvořit z různých biomateriálů, z nichž každý má jiné vlastnosti vhodné pro konkrétní aplikace. Biomateriál se vybírá s ohledem na délku kontaktu a místo použití v biologickém systému. Vzhledem k tomu, že několik tkání v těle vykazuje elektrickou aktivitu, včetně mozkové tkáně, srdeční svaloviny a kosterních svalů, je pro tkáňové inženýrství těchto tkání vhodný vodivě stimuli-responsivní materiál. K zavedení stimuli-responsivity (elektrické vodivosti) do biomateriálu lze použít například vodivé polymery. Ty mohou být začleněny do kompozitů nebo použity k modifikaci povrchu scaffoldů vyrobených z jiných biomateriálů, čímž získají specifické bioaktivní vlastnosti. Výhodné mohou být zejména kombinace vodivých polymerů s přírodními polymery, které kombinují elektroaktivitu vodivého polymeru s biokompatibilitou biopolymerů. V rámci této práci byly připraveny různé typy scaffoldů, vhodné pro modifikaci vodivými polymery. Pro vytvoření vodivých stimuli-responsivních kompozitů byly použity vodivé polmery, konkrétně polyanilin a polypyrrol.

Keywords

tkáňové inženýrství, cytokompatibilita, biomateriály, vodivé polymery

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 9. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 30. 11. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Petr Humpolíček, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Tomas Bata University in Zlín

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