Studium materiálů pro hojení ran a regeneraci kůže

Mgr. Nikola AMBROŽOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Kůže je největší orgán lidského těla zajišťující celou řadu funkcí. Důležitá je zejména její bariérová funkce neboli ochrana vnitřního prostředí těla před vnikem mikroorganismů, cizorodých látek či záření. Aby tato bariéra i další procesy probíhající v kůži správně fungovaly, je nezbytná její celistvost. Pokud dojde k poškození kůže, vzniká rána. Problematické jsou rány chronické, nebezpečné nejen pro možnou infekci, ale i kvůli vyčerpávání organismu zdlouhavým hojivým procesem. Proto je důležité hledat nové a inovovat již známé postupy léčby ran a regeneraci kůže. První část předkládané disertační práce se zabývala studiem nanočástic stříbra (AgNPs) a iontového stříbra (Ag-I) s cílem prohloubit znalosti ve vztahu k procesu hojení ran. Různé formy stříbra jsou u hojení ran běžně využívány zejména pro antibakteriální a protizánětlivé účinky. Dlouhodobě je však diskutována jejich toxicita, proto je nezbytné studovat pozitivní i negativní účinky. Nejprve byla na buněčném modelu lidských kožních fibroblastů (HDF) stanovena toxicita AgNPs a Ag-I. Na základě výsledků byly vybrány netoxické koncentrace, u kterých byl na in vitro modelu pro studium hojení ran sledován vliv na morfologii buněk, markery oxidačního stresu, zánětu a buněčné ochrany, zarůstání rány a migraci buněk. Získané výsledky ukázaly, že AgNPs mají lepší vliv na hojení ran než Ag-I. Selen má výrazné antioxidační, protizánětlivé, antibakteriální a antivirové účinky, rovněž stimuluje imunitní systém, a proto by mohl být vhodný pro urychlení hojení ran. Z tohoto důvodu byly v práci rovněž testovány nanočástice selenu (SeNPs). U SeNPs byl nejprve stanoven antimikrobiální účinek. Poté byla na modelu HDF stanovena toxicita. Na základě výsledků byly vybrány koncentrace, u kterých byl na in vitro modelu pro studium hojení ran sledován vliv na markery zánětu a buněčné ochrany a markery zapojené do procesu hojení ran. Při porovnání účinků AgNPs a SeNPs s ohledem na jejich zapojení do procesu hojení ran můžeme konstatovat, že účinek AgNPs je výraznější. Další část disertační práce byla zaměřena na studium možnosti využití lidského séra (LS) od dárců různého věku (30-100 let) pro regenerativní medicínu. V současné době je LS používáno jen v menší míře pro tkáňové inženýrství a je předmětem zejména rejuvenačních studií. Na buněčném modelu HDF byl sledován vliv na životnost, proliferaci, buněčnou morfologii, buněčný cyklus, adhezi a markery zapojené do procesu stárnutí. V pilotní studii bylo potvrzeno, že HDF je možné kultivovat v médiu s přídavkem LS místo běžně používaného fetálního bovinního séra.

Abstract:

The skin is the biggest organ of a human body that ensures a wide range of functions. Especially its barrier function is important, because it protects an internal body environment against an input of microorganisms, xenobiotics or radiation. The skin integrity is necessary for the right barrier function as well as other processes that take place in the skin. When the skin is damaged a wound occurs. Chronic wounds are problematic due to possible bacterial infection, enervation of organism by a long healing process. Therefore, it is important to look for new and innovate types of wound healing and skin regeneration treatments in general. The first part of the dissertation dealt with a study of silver nanoparticles (AgNPs) and ionic silver (Ag-I) in connection with the wound healing process. Various forms of silver have been commonly used for wounds treatment especially due to their antibacterial and anti-inflammatory effects. However, their toxicity has been discussed concurrently. That is why it is necessary to study their positive as well as negative effects. First of all, the toxicity of AgNPs and Ag-I was estimated on human dermal fibroblasts (HDF). Based on the results, the non-toxic concentrations were chosen for further studies on in vitro model for the wound healing estimation and the effects on cell morphology, oxidative stress, defensive and inflammatory markers, the overgrowing of the wound and cell migration were studied. The obtained results showed that AgNPs were more potent on wound healing compared to Ag-I. Selenium has considerable antioxidant, anti-inflammatory, immunomodulatory, antibacterial and antiviral effects that could be beneficial in the wound healing. Therefore, we also tested selenium nanoparticles (SeNPs) to find out if they could be used for wound treatment. First of all, the antimicrobial effects of SeNPs were determined. Then the toxicity on HDF was estimated. Based on the results concentrations for evaluation of wound healing potetntial on in vitro model were chosen. SeNPs effects on defensive and inflammatory markers involved in the wound healing process were studies. When effects of SeNPs are compared with AgNPs with respect to their involvement in the wound healing process, AgNPs influence the wound healing process more significantly. The next part of the dissertation was focused on the study of the use of human serum (LS) from donors of various ages (30100 years) for regenerative medicine. Currently LS is not used very often in tissue engineering and it is the subject of rejuvenation studies. The influence on the cell morphology, viability, proliferation, cell cycle, adhesion and markers involved in the aging were studied on HDF. A pilot study confirmed that HDF can be cultivated in medium supplemented with LS instead of the commonly used fetal bovine serum.

Keywords

fibroblasty, hojení ran, nanočástice stříbra, nanočástice selenu, iontové stříbro, lidské sérum, regenerace, senescence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 28. 6. 2018

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Chemistry and Clinical Biochemistry / Medical Chemistry and Clinical Biochemistry