Hlavním cílem této diplomové práce byla příprava a charakterizace scafoldů na bázi elastomeru s přídavkem magnetických částic, jenž potenciálně umožní kultivaci buněk v magnetickém poli. Tato práce zahrnuje teoretickou část zaměřenou na objasnění klíčových faktorů ve funkci, struktuře a výrobě scafoldů a taktéž popis metodologie provedených měření. Praktická část obsahuje postup přípravy polymerních masterbatchů obsahující elastomerní matrici a magnetické plnivo a poté samotnou výrobu scafoldů pomocí elektrickým polem asistovaným 3D tiskem včetně jejich charakterizace rastrovacím elektronovým mikroskopem, hodnocení viskoelastických a kalorimetrických vlastností, a nakonec testů na jejich cytotoxicitu, jako potvrzení použitelnosti v medicinálních aplikacích.
Annotation in English
The main goal of this master's thesis was preparation and characterization of the scaffolds based on copolymer with a magnetic additive potentially enabling a cell cultivation in magnetic field. This work includes theoretical part aimed on the clarifying of crucial factors in scaffold function, structure and production as well as the description of the methodology of the performed measurements. The practical part contains preparation of the polymer masterbatches including elastomeric matrix and magnetic filler and then fabrication procedure of the scaffolds using electric filed-assisted 3D printing and their characterization using scanning electron microscopy, investigation of the viscoelastic and calorimetric properties and finally cytotoxicity evaluation, as a confirmation of their utilization in medical applications.
Keywords
elastomer, magnetické částice, scafold, medicína, magnetické pole
Keywords in English
elastomer, magnetic particles, scaffold, medicine, magnetic field
Length of the covering note
98 s. (98 287 znaků)
Language
CZ
Annotation
Hlavním cílem této diplomové práce byla příprava a charakterizace scafoldů na bázi elastomeru s přídavkem magnetických částic, jenž potenciálně umožní kultivaci buněk v magnetickém poli. Tato práce zahrnuje teoretickou část zaměřenou na objasnění klíčových faktorů ve funkci, struktuře a výrobě scafoldů a taktéž popis metodologie provedených měření. Praktická část obsahuje postup přípravy polymerních masterbatchů obsahující elastomerní matrici a magnetické plnivo a poté samotnou výrobu scafoldů pomocí elektrickým polem asistovaným 3D tiskem včetně jejich charakterizace rastrovacím elektronovým mikroskopem, hodnocení viskoelastických a kalorimetrických vlastností, a nakonec testů na jejich cytotoxicitu, jako potvrzení použitelnosti v medicinálních aplikacích.
Annotation in English
The main goal of this master's thesis was preparation and characterization of the scaffolds based on copolymer with a magnetic additive potentially enabling a cell cultivation in magnetic field. This work includes theoretical part aimed on the clarifying of crucial factors in scaffold function, structure and production as well as the description of the methodology of the performed measurements. The practical part contains preparation of the polymer masterbatches including elastomeric matrix and magnetic filler and then fabrication procedure of the scaffolds using electric filed-assisted 3D printing and their characterization using scanning electron microscopy, investigation of the viscoelastic and calorimetric properties and finally cytotoxicity evaluation, as a confirmation of their utilization in medical applications.
Keywords
elastomer, magnetické částice, scafold, medicína, magnetické pole
Keywords in English
elastomer, magnetic particles, scaffold, medicine, magnetic field
Research Plan
Technologie 3D tisku je v současnosti velmi rychle se rozvíjejícím odvětvím v oblasti zpracování polymerních materiálů. Standardní technologie 3D tisku jako je např. stereolitografie je omezena na určitý typ materiálu a určitou teplotu. Naproti tomu elektrickým polem asistovaný (EPA) 3D tisk disponuje kombinací zvýšené teploty a aplikovaného elektrického pole s cílem zlepšit schopnost daného materiálu pro získání jeho finálního tvaru. Tato technologie je také velmi často využívaná na přípravu scafoldů pro kultivaci buněk.
Student se bude v rešeršní části zabývat 3D tiskem obecně. Podrobně se bude věnovat elektrickým polem asistovanému (EPA) 3D tisku. Popíše různé typy materiálů, které jsou vhodné EPA 3D tisk. Nedílnou součástí rešeršní práce bude popsat principy EPA 3D tisku a požadavky na materiál, který se pro tyto účely používá. Dále pak uvede několik příkladů, kompozitních materiálů obsahující různá plniva a podrobně magnetická plniva, které se pro 3D tisk využívají obecně.
V experimentální části připraví student polymerní kompozity na bázi termoplastických polyolefinů obsahující magnetické plnivo. Tyto systémy bude charakterizovat pomocí různých analytických metod, spektroskopických technik, termických metod a mechanických vlastností. Nakonec provede EPA 3D tisk připravených systémů do formy scafoldů a bude hodnotit jejich vlastnosti pod vlivem různé intenzity magnetického pole.
Research Plan
Technologie 3D tisku je v současnosti velmi rychle se rozvíjejícím odvětvím v oblasti zpracování polymerních materiálů. Standardní technologie 3D tisku jako je např. stereolitografie je omezena na určitý typ materiálu a určitou teplotu. Naproti tomu elektrickým polem asistovaný (EPA) 3D tisk disponuje kombinací zvýšené teploty a aplikovaného elektrického pole s cílem zlepšit schopnost daného materiálu pro získání jeho finálního tvaru. Tato technologie je také velmi často využívaná na přípravu scafoldů pro kultivaci buněk.
Student se bude v rešeršní části zabývat 3D tiskem obecně. Podrobně se bude věnovat elektrickým polem asistovanému (EPA) 3D tisku. Popíše různé typy materiálů, které jsou vhodné EPA 3D tisk. Nedílnou součástí rešeršní práce bude popsat principy EPA 3D tisku a požadavky na materiál, který se pro tyto účely používá. Dále pak uvede několik příkladů, kompozitních materiálů obsahující různá plniva a podrobně magnetická plniva, které se pro 3D tisk využívají obecně.
V experimentální části připraví student polymerní kompozity na bázi termoplastických polyolefinů obsahující magnetické plnivo. Tyto systémy bude charakterizovat pomocí různých analytických metod, spektroskopických technik, termických metod a mechanických vlastností. Nakonec provede EPA 3D tisk připravených systémů do formy scafoldů a bude hodnotit jejich vlastnosti pod vlivem různé intenzity magnetického pole.
Recommended resources
1. Petcu, E. B., Midha, R., McColl, E., Popa-Wagner, A., Chirila, T. V., Dalton, P. D., 3D printing strategies for peripheral nerve regeneration, Biofabrication, 2018, vol. 10, pp. 032001.
2. Wunner, F. M., Wille, M. L., Noonan, T. G., Bas, O., Dalton, P. D., De-Juan-Pardo, E. M., Hutmacher, D. W., Melt Electrospinning writing of Highly Ordered Large Volume Scaffold Architectures, Advanced Materials, 2018, vol. 30, pp. 1706570.
Recommended resources
1. Petcu, E. B., Midha, R., McColl, E., Popa-Wagner, A., Chirila, T. V., Dalton, P. D., 3D printing strategies for peripheral nerve regeneration, Biofabrication, 2018, vol. 10, pp. 032001.
2. Wunner, F. M., Wille, M. L., Noonan, T. G., Bas, O., Dalton, P. D., De-Juan-Pardo, E. M., Hutmacher, D. W., Melt Electrospinning writing of Highly Ordered Large Volume Scaffold Architectures, Advanced Materials, 2018, vol. 30, pp. 1706570.
