Využití plazmových polymerů připravených na nanovlákenných membránách pro tkáňové náhrady

Mgr. Petra Křížková

Advanced ('rigorózní') thesis

Application of plasma polymers on nanofibrous mats for tissue replacement therapies

Abstract:

Po mnoho let hledá tkáňové inženýrství ideální, snadno vyrobitelný materiál, který by byl netoxický a byl dobrou oporou pro tělu vlastní buňky. Takový materiál může splňovat jen poměrnou část požadavků, protože je možné jej modifikovat celou řadou procesů, které zvýší jeho biokompatibilitu. Mezi modifikující procesy patří plazmochemická úprava, která minimálně zasáhne do fyzikálních vlastností materiálu bez zbytkových chemických reziduí. Předložená práce je zaměřena na plazmochemické modifikace syntetických povrchů netoxickým cyklopropylaminem, které vedou k vytvoření vrstev plazmových polymerů bohatých na aminoskupiny. Kladně nabité vrstvy obsahující NH2 skupiny jsou zkoumány na Petriho miskách a také na nanovláknech z polykaprolaktonu, jež jsou slibnou formou kompozice zejména pro kožní či cévní náhrady. Práce se podrobněji zabývá vlivem takto funkcionalizovaných povrchů na širší spektrum buněčných linií, od lidských epiteliálních buněk kožních či endotelových, přes fibroblasty, buňky hladké svaloviny až po endotelové buňky bovinní. Specifikuje se na sledování morfologie, adheze, migrace, proliferace, diferenciace či viability při kultivaci in vitro na zmíněných modifikovaných površích. Z předchozích výzkumů na myších myoblastech a lidských keratinocytech, které silně adherovaly a poměrně dobře proliferovaly, vyvstalo několik nezodpovězených otázek, čím jsou tyto efekty způsobeny a v této práci jsou nabízeny odpovědi. Vliv upravených povrchů na vyšší adhezi byl prokázán i u dalších buněčných linií s výjimkou buněk endoteliálních, migrace ovlivněna nebyla, proliferace byla oproti myším myoblastům snížena. Naopak byla zjištěna podpora diferenciace buněk na základě změn v expresi diferenciačních markerů.

Abstract:

For many years, tissue engineering has been searching for an ideal, easy-to-produce material that would be non-toxic and a good support for the cell's own body. Such material can have only a proportional part of the requirements, and it is possible to modify it through a number of processes, which will increase its biocompatibility. The modifying processes include plasma chemical treatment, which minimally interferes with the physical properties of the material without chemical residues. The presented theses is focused on plasma chemical modifications of synthetic surfaces with non-toxic cyclopropylamine, which lead to the formation of layers of plasma polymers rich in amino groups. Positively charged layers containing NH2 groups are investigated on Petri dishes and also on polycaprolactone nanofibers, which are a promising form of composition especially for skin or vascular replacements. The theses deals in more detail with the effect of such functionalized surfaces on a wider range of cell lines, from human epithelial skin or endothelial cells, through fibroblasts, smooth muscle cells to bovine endothelial cells. It is specified to monitor morphology, adhesion, migration, proliferation, differentiation or viability during in vitro cultivation on the mentioned modified surfaces. Several unanswered questions arose from previous research on mouse myoblasts and human keratinocytes, which adhered strongly and proliferated relatively well, what causes these effects and answers are offered here. Higher adhesion due to modified polymers was also demonstrated in other cell lines with the exception of endothelial cells, migration was not affected, proliferation was reduced compared to mouse myoblasts. On the contrary, support for cell differentiation was found based on changes in the expression of differentiation markers.

Keywords

Tkáňové inženýrství, nanovlákna, plazma, adheze

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 10. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 1. 2024
• Reader: prof. MUDr. Iva Slaninová, Ph.D., Ing. Jana Brtníková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Experimental Animal Biology and Immunology / Experimental Animal Biology and Immunology