Nanovlákenný kryt s kunjugovanou kyselinou hyaluronovou pro dopravu léčiv v hojení ran

Ing. Miroslava Rysová

Doctoral thesis

Abstract:

Chronické rány, často spojené s bakteriální kontaminací, představují stále větší problém vzhledem k rozvoji civilizačních a chronických onemocnění, jako je například diabetes mellitus, které jsou často příčinou rozvoje chronické rány a jejich neúspěšná léčba může vést až k amputaci. V současnosti je kladen důraz na hledání nových materiálů pro hojení chronických a kontaminovaných ran. Nanovlákna v tomto ohledu představují zajímavý nanomateriál s řadou unikátních vlastností výhodných pro jejich využití jako krytu rány. Tato práce se zabývá vývojem nanovlákenného materiálu pro zvýšenou vazbu především hydrofilních kationních antibakteriálně účinných léčiv. Nanovlákenný kryt rány byl připraven elektrostatickým zvlákňováním anorganických biodegradabilních nanovláken na bázi oxidu křemičitého. Ta byla následně pro zajištění zvýšené sorpce léčiva povrchově funkcionalizována. Nejdříve byly na povrch silanizací roubovány aminoskupiny, které byly následně využity ke konjugaci kyseliny hyaluronové (HA) prostřednictvím EDC/NHS. V průběhu vývoje nanovlákenného krytu byla optimalizována příprava nanovlákenné vrstvy a studovány podmínky silanizace a konjugace kyseliny hyaluronové pro dosažení vazby co největšího množství na povrch. Nanovlákenný kryt byl následně charakterizován z hlediska biokompatibility a biodegradace. Interakce s léčivy byly ověřeny na modelových léčivech polymyxin B a nisin. Byla prokázána zvýšená vazba těchto léčiv na povrch nanovláken s konjugovanou kyselinou hyaluronovou a jejich prodloužený antibakteriální účinek proti bakteriím E. coli a S. gallinarum.

Abstract:

Chronic wounds, often associated with bacterial contamination, are a growing problem due to the development of civilization and chronic diseases, such as diabetes mellitus, which are often the cause of chronic wound development and their failure can lead to amputation. Currently, the emphasis is on finding new materials for healing chronic and contaminated wounds. In this respect, nanofibers represent an interesting nanomaterial with a number of unique properties advantageous for their use as a wound dressing. This work deals with the development of nanofiber material for increased binding, especially hydrophilic cationic antibacterial drugs. The nanofiber wound dressing was prepared by electrostatic spinning of inorganic biodegradable nanofibers based on silica. The nanofibres were subsequently surface functionalized to ensure increased drug sorption. First, amino groups were grafted onto the surface by silanization, which were then used to conjugate hyaluronic acid (HA) using EDC/NHS. During the development of the nanofiber dressing, the preparation of the nanofiber layer was optimized and the conditions of silanization and conjugation of hyaluronic acid were studied in order to achieve binding of the largest possible amount to the surface. The nanofiber dressing was subsequently characterized in terms of biocompatibility and biodegradation. Drug-nanofibres interactions were verified on the model drugs polymyxin B and nisin. Increased binding of these drugs to the surface of nanofibers with conjugated hyaluronic acid and their prolonged antibacterial effect against E. coli and S. gallinarum was demonstrated.

Keywords

Křemičitá nanovlákna, kyselina hyaluronová, hojení ran, doprava léčiv, biokompatibilita, biodegradabilita, antibakteriální účinek

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 12. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Lenka Martinová, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Doctoral programme / field:
Applied Sciences in Engineering / Applied Sciences in Engineering