Výroba nanovlákenných biodegradabilních materiálů technologií solution blow spinning a jejich testování pro in situ aplikace

Bc. Ema Chudobová

Master's thesis

Fabrication of nanofibrous biodegradable materials by solution blow spinning technology and their testing for in situ applications

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na metodu solution blow spinning (SBS) pro budoucí použití přímého nanášení nanovlákenných krytů ran. V práci je uvedena analýza proudového pole za výstupem zvlákňovacího zařízení airbush, zvlákňování metodou SBS roztoků s benigními rozpouštědly a roztoků vodorozpustných polymerů. Dále byly vybrané materiály připravené metodou SBS testovány z hlediska biokompatibility in vitro. Následně byly studovány mechanické vlastnosti vybrané nanovláknné vrstvy. Výsledky ukázaly, že nejvyšších hodnot rychlosti dosahuje proud vzduchu za výstupem airbrushe ve středové části proudu. Roztoky s benigními rozpouštědly vykazují zvláknitelnost, avšak je třeba stále hledat vhodnější rozpouštědla a parametry daných roztoků. Zvláknitelnost vodných roztoků je ovlivnitelná relativní vlhkostí vzduchu. In vitro testování prokázalo biokompatibilitu vláken z roztoku 8% polykaprolaktonu v dichlormethanu nanesených metodou SBS přímo na hydrogely s buněčnou kulturou lidských tukových mezenchymálních stromálních buněk. Dle výsledných dat lze konstatovat, že metoda SBS je potenciálně vhodná pro využití v medicíně za předpokladu dalšího výzkumu.

Abstract:

This thesis focuses on the solution blow spinning (SBS) method for possible direct application of nanofibrous wound dressings. The thesis presents an analysis of the airflow field behind the outlet of the airbrush, SBS of solutions with benign solvents and solutions of water-soluble polymers. Furthermore, selected materials prepared using the SBS method were tested for biocompatibility in vitro. Subsequently, the mechanical properties of the selected nanofibrous layer were studied. The results showed that the airflow of the airbrush outlet in the central part of the stream achieves the highest velocity values. The solutions with benign solvents showed spinnability, but more suitable solvents and parameters of the solutions still need to be sought. The relative humidity influences the spinnability of aqueous solutions. In vitro testing has demonstrated the biocompatibility of fibres from a solution of 8% polycaprolactone in dichloromethane applied by SBS directly to cell culture hydrogels of human adipose-derived mesenchymal stromal cells. According to the resulting data, it can be concluded that the SBS method is potentially suitable for use in medicine provided further research is conducted.

Keywords

Solution blow spinning, airbrush, in situ aplikace, benigní rozpouštědla, vodorozpustné polymery

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Eva Kuželová Košťáková, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Nanotechnology / Nanotechnologie