Imobilizace chlorhexidinu na křemičitá nanovlákna a hodnocení jeho antibakteriální účinnosti

Michal Puchrík

Bachelor's thesis

Immobilization of chlorhexidine on silica nanofibres and evaluation of its antibacterial activity

Abstract:

Obsahem této práce je studium vlastností antiseptické látky chlorhexidinu a křemičitých nanovláken s cílem navrhnout několik možných způsobů imobilizace chlorhexidinu na tento typ nanovláken. Výsledný materiál by mohl nalézt uplatnění v medicíně, např. jako krycí materiál usnadňující hojení ran. Na základě rešerše informací z vědecké činnosti převážně z posledních pěti let, která se zabývala problematikou imobilizace chlorhexidinu na různé nosiče na bázích nanomateriálů byly navrženy tři možné postupy imobilizace - pomocí cyklodextrinů (cyklické oligosacharidy které ve své centrální kavitě mohou nevazebnými interakcemi vázat molekuly), kovalentní vazbou přes organokovový crosslinker a s využitím nanoporézních materiálů, které uvolní svůj obsah v reakci na pH prostředí. Prozkoumány byly také jiné způsoby imobilizace (např. s využitím nanočástic zlata, želatiny nebo jiných než křemičitých polymerních materiálů). Jedním z cílů práce bylo alespoň některé z navržených metod provést v laboratoři, otestovat antibakteriální aktivitu takto vytvořených materiálů a vlastnosti materiálů vzájemně porovnat. Naneštěstí byl v souvislosti se zavedením nouzového stavu znemožněn přístup do školních laboratoří, což znemožnilo praktickou část vypracovat v daném časovém rozmezí (některé z navržených syntéz a testování kinetiky uvolňování jsou poměrně časově náročné a nemusejí vést napoprvé k uspokojivým výsledkům). Proto byla místo toho teoretická část rozšířena, zejména o informace týkající se křemičitých nanovláken (jakožto nosiče chlorhexidinu, který měl být využit v praktické části), jejich výroby, vlastností a využití. Navržené postupy budou vyzkoušeny v rámci diplomové práce, která bude na tuto bakalářskou práci navazovat.

Abstract:

This thesis aims at studying the properties of chlorhexidine (an antiseptic) and silica nanofibers, in order to propose several options of immobilization of chlorhexidine onto this type of nanofibers. The resulting material could potentially find use in medical applications, for example as a wound dressing which promotes the healing process. Based on the information taken from scientific research in this area, mainly from the last five years, three methods of immobilization were suggested - using cyclodextrins (cyclic oligosaccharides that have the ability to non-covalently bind molecules in their central cavity), via a covalent bond using an organometallic cross-linker and with the use of nanoporous materials which release their contents in response to the pH value of the environment. Other methods of immobilization were also researched (such as those using gold nanoparticles, gelatine or different than silica-based polymer materials). One of the goals of this work was to test at least some of the proposed methods in laboratory conditions, assess the antibacterial activity of synthetized materials and compare the properties of the individual materials. Unfortunately, due to a state of emergency being declared, the access to school laboratories was restricted, which caused the work to be impossible to finish in time, because some of the proposed methods of synthesis and the tests of release kinetics are fairly time demanding and are not guaranteed to produce satisfactory results at the first attempt. Because of that, the theoretical part of the thesis was expanded instead and includes information regarding silica nanofibers (which were supposed to be used as the carrier for chlorhexidine), their synthesis, properties, and applications. Proposed methods of immobilization will be tested as a part of author's master thesis, which is going to further expand the topics presented in this work.

Keywords

chlorhexidin, křemičitá nanovlákna, imobilizace, antibakteriální účinky, drug-delivery systémy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Irena Lovětinská-Šlamborová, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Bachelor programme / field:
Nanotechnology / Nanomaterials