Tato diplomová práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci hydrogelů na bázi polyvinylalkoholu (PVA) zesíťovaných pomocí 2,3-dialdehyducelulózy (DAC) o různé hustotě sítě a velikosti pórů. Toho bylo dosaženo za využití PVA o různé střední molekulové hmotnosti a různého množství síťovadla (DAC). Následně byly hydrogely zkoumány z hlediska parametrů sítě, viskoelastických a povrchových vlastností (BET a SEM analýza), kapacity pro navázání biologicky aktivní látek, kinetiky jejich uvolňování a také byly provedeny testy toxicity hydrogelů a testy transdermálního uvolňování látek. Vlastnosti hydrogelů závisely jak na typu PVA matrice, tak na množství síťovadla. Přípravu PVA/DAC hydrogelů lze tedy optimalizovat tak, aby vykazovaly dobré mechanické vlastností, nízkou toxicitu a schopnost přenosu a transdermálního podání biologicky aktivních látek. Připravené hydro-gely tak mohou být vhodnými materiály pro možné kosmetické aplikace.
Annotation in English
Diploma thesis focus on the preparation and the characterization of hydrogels based on poly(vinyl alkohol) (PVA) crosslinked by 2,3-dialdehydecellulose (DAC) with different network paramters and pore sizes. This was achieved by using PVA of different weight-average molecular weight and different amounts of DAC. Subsequently, network parameters, viscoelastic properties and surface properties (BET and SEM analysis) of the hydroge-ls were determined, together with loading and release kinetics of biologically active substances, toxicity and transdermal tests. Hydrogel properies were highly dependent on both the PVA matrix molecular weight and amound of DAC crosslinker. Properties of resulting hydrogels thus could be optimized to obtain materials with good mechanical properties and low toxicity, which are capable to carry and to transdermally release biologically active compounds. Such hydrogels has a potential application in cosmetics.
Tato diplomová práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci hydrogelů na bázi polyvinylalkoholu (PVA) zesíťovaných pomocí 2,3-dialdehyducelulózy (DAC) o různé hustotě sítě a velikosti pórů. Toho bylo dosaženo za využití PVA o různé střední molekulové hmotnosti a různého množství síťovadla (DAC). Následně byly hydrogely zkoumány z hlediska parametrů sítě, viskoelastických a povrchových vlastností (BET a SEM analýza), kapacity pro navázání biologicky aktivní látek, kinetiky jejich uvolňování a také byly provedeny testy toxicity hydrogelů a testy transdermálního uvolňování látek. Vlastnosti hydrogelů závisely jak na typu PVA matrice, tak na množství síťovadla. Přípravu PVA/DAC hydrogelů lze tedy optimalizovat tak, aby vykazovaly dobré mechanické vlastností, nízkou toxicitu a schopnost přenosu a transdermálního podání biologicky aktivních látek. Připravené hydro-gely tak mohou být vhodnými materiály pro možné kosmetické aplikace.
Annotation in English
Diploma thesis focus on the preparation and the characterization of hydrogels based on poly(vinyl alkohol) (PVA) crosslinked by 2,3-dialdehydecellulose (DAC) with different network paramters and pore sizes. This was achieved by using PVA of different weight-average molecular weight and different amounts of DAC. Subsequently, network parameters, viscoelastic properties and surface properties (BET and SEM analysis) of the hydroge-ls were determined, together with loading and release kinetics of biologically active substances, toxicity and transdermal tests. Hydrogel properies were highly dependent on both the PVA matrix molecular weight and amound of DAC crosslinker. Properties of resulting hydrogels thus could be optimized to obtain materials with good mechanical properties and low toxicity, which are capable to carry and to transdermally release biologically active compounds. Such hydrogels has a potential application in cosmetics.
Hydrogely na bázi dialdehydu celulózy a polyvinylalkoholu (PVA/DAC) jsou netoxické materiály s optimalizovatelnou hustotou sítě a velikostí pórů, což je základní předpoklad pro řízené uvolňování biologicky aktivních látek. Náplní práce proto bude kromě zpracování literární rešerše na téma využití hydrogelů v kosmetice hlavně příprava PVA/DAC hydrogelů s různou hustotou sítě a studium kinetiky bobtnání a uvolňování biologicky aktivních látek z hydrogelu.
V první fázi bude připraveno samotné síťovací čidlo na bázi oxidované celulózy. Následně budou za pomoci různých reakčních poměrů PVA:DAC a/nebo za využití PVA o různé střední molekulové hmotnosti připraveny hydrogely o různé hustotě sítě a velikosti pórů. Tyto budou následně charakterizovány za pomoci dostupných fyzikálně-chemických metod, se zvláštním důrazem na stanovení parametrů sítě, porozity a stupně bobtnání. Následně budou hydrogely nasyceny roztokem vhodné biologicky aktivní látky. Kinetika jejího uvolňování bude sledována pomocí disolučního systému a dalších vhodných technik. Výsledný materiál bude následně testován z hlediska jeho biologických vlastnsotí, např. transdermální adsorpce.
Research Plan
Hydrogely na bázi dialdehydu celulózy a polyvinylalkoholu (PVA/DAC) jsou netoxické materiály s optimalizovatelnou hustotou sítě a velikostí pórů, což je základní předpoklad pro řízené uvolňování biologicky aktivních látek. Náplní práce proto bude kromě zpracování literární rešerše na téma využití hydrogelů v kosmetice hlavně příprava PVA/DAC hydrogelů s různou hustotou sítě a studium kinetiky bobtnání a uvolňování biologicky aktivních látek z hydrogelu.
V první fázi bude připraveno samotné síťovací čidlo na bázi oxidované celulózy. Následně budou za pomoci různých reakčních poměrů PVA:DAC a/nebo za využití PVA o různé střední molekulové hmotnosti připraveny hydrogely o různé hustotě sítě a velikosti pórů. Tyto budou následně charakterizovány za pomoci dostupných fyzikálně-chemických metod, se zvláštním důrazem na stanovení parametrů sítě, porozity a stupně bobtnání. Následně budou hydrogely nasyceny roztokem vhodné biologicky aktivní látky. Kinetika jejího uvolňování bude sledována pomocí disolučního systému a dalších vhodných technik. Výsledný materiál bude následně testován z hlediska jeho biologických vlastnsotí, např. transdermální adsorpce.
Recommended resources
Kim, U.-J.; Lee, Y. R.; Kang, T. H.; Choi, J. W.; Kimura, S.; Wada, M. Protein Adsorption of Dialdehyde Cellulose-Crosslinked Chitosan with High Amino Group Contents. Carbohydrate Polymers2017, 163, 34-42.
Münster, L.; Vícha, J.; Klofáč, J.; Masař, M.; Kucharczyk, P.; Kuřitka, I. Stability and Aging of Solubilized Dialdehyde Cellulose. Cellulose2017, 24 (7), 2753-2766.
Münster, L.; Vícha, J.; Klofáč, J.; Masař, M.; Hurajová, A.; Kuřitka, I. Dialdehyde Cellulose Crosslinked Poly(vinyl Alcohol) Hydrogels: Influence of Catalyst and Crosslinker Shelf Life. Carbohydrate Polymers2018, 198, 181?190.
Recommended resources
Kim, U.-J.; Lee, Y. R.; Kang, T. H.; Choi, J. W.; Kimura, S.; Wada, M. Protein Adsorption of Dialdehyde Cellulose-Crosslinked Chitosan with High Amino Group Contents. Carbohydrate Polymers2017, 163, 34-42.
Münster, L.; Vícha, J.; Klofáč, J.; Masař, M.; Kucharczyk, P.; Kuřitka, I. Stability and Aging of Solubilized Dialdehyde Cellulose. Cellulose2017, 24 (7), 2753-2766.
Münster, L.; Vícha, J.; Klofáč, J.; Masař, M.; Hurajová, A.; Kuřitka, I. Dialdehyde Cellulose Crosslinked Poly(vinyl Alcohol) Hydrogels: Influence of Catalyst and Crosslinker Shelf Life. Carbohydrate Polymers2018, 198, 181?190.
