Elektrostatické zvlákňování roztoků hyaluronanu

Celestýna Sedláčková

Bachelor's thesis

Electrospinning of Hyaluronan Solutions

Abstract:

Předložená bakalářská práce se zabývá problematikou elektrostatického zvlákňování hyaluronanu (HA) a posouzením vlivů chaotropních a kosmotropních iontů na zvlákňovatelnost HA. Běžně se k elektrostatickému zvlákňování HA využívají další nosné polymery jako např. polyethyenglykol. V této práci, však bylo k zvlákňování HA přistoupeno bez pomocných polymerů. Namísto nosného polymeru, byly použity přídavky různých solí, s cílem podpořit proces zvlákňování HA, či použitím rozdílnou koncentrace špatného rozpouštědla (EtOH), který byl přidáván, z důvodu úpravy povrchového napětí roztoků HA. Kromě těchto parametrů byl hodnocen vliv uspořádání aparatury při zvlákňování a to (a) z jehly (pozice "shora dolů") nebo (b) z volné hladiny (pozice "zdola nahoru"). Morfologie a velikost získaných vláken byla charakterizována pomocí elektronové skenovací mikroskopie (SEM). Na základě průběhu procesu zvlákňování doplněné analýzou SEM snímků bylo zjištěno, že kosmotropní ionty rozbalují polymerní řetězec, v důsledku čehož usnadňují proces zvlákňování, zatímco přídavek chaotropních iontů polymerní řetězec sbaluje a tím proces zvlákňování podstatně znesnadňuje. K ucelení znalostí řešené problematiky byl provedený experiment doplněn o analýzu velikosti polymerního klubka HA a to pomocí metody dynamického rozptylu světla (DLS), která pozorované chování potvrdila. V budoucnu by určitě stálo za to prostudovat řešenou problematiku mnohem komplexněji, zejména z pohledu např. širší kombinatoriky iontů (zj. aniontů), kombinací dobrého a špatného rozpouštědla.

Abstract:

The presented bachelor thesis deals with the electrospinning of hyaluronan (HA) and the assessment of the effects of chaotropic and cosmotropic ions on the HA electospinning. Other carrier polymers such as polyethylene glycol are commonly used for electrospinning of HA. In this work, the electrospinning of HA was approached without other polymers. Instead of the carrier polymer, additions of different salts were used in order to promote the HA electrospinning by changing the concentration of the poor solvent (EtOH), which was used, in order to modify the surface tension of the HA solutions. In addition to these parameters, the influence of the apparatus arrangement during the electrospinning was evaluated, namely (a) from the needle (top-down position) or (b) from the free surface (bottom-up position). The morphology and size of the fibers obtained were characterized by scanning electron microscopy (SEM). Based on the course of the electrospinning, supplemented by the analysis of SEM images, it was found that cosmotropic ions salting-out behavior the polymer chain, as a result of which they facilitate the electrospinning, while the addition of chaotropic ions unfolding (salting in behaviour) the polymer chain and thus makes the electrospinning significantly more difficult. To complete the knowledge of the solve problem, the experiment was complemented by the analysis of the HA polymer coil size using the dynamic light scattering (DLS) method, which confirmed the observed behaviour. In the future, it would certainly be worthwhile to study the solved problem more comprehensively, especially in terms of e.g. broader combinatorics of ions (i.e. anions), combinations of good and bad solvent.

Keywords

Hyaluronan, Hofmeistrova řada, electrospinning, SEM, DLS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2024

Thesis defence

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Bachelor programme / field:
Materials and Technologies / Material Engineering