Diplomová práce pojednává o potenciálu technologie 3D tisku v tkáňovém inženýrství a zdravotním průmyslu. Teoretická část této práce seznamuje čtenáře s používanými technologiemi aditivní výroby a možnostmi jejich využití v biomedicíně. Pozornost je věnována zejména technologii bio-tisku, používaným materiálům a konkrétním aplikacím. Experimentální část se zaměřuje na samotný proces tisku, výběr vhodného materiálu a jeho následnou charakterizaci. Práce se zaměřuje na materiály přírodního původu, jako jsou bílkoviny (kolagen, želatina) a polysacharidy (alginát sodný). Přírodní materiály se vyznačují dobrou bio-kompatibilitou, často nicméně disponují horšími mechanickými vlastnostmi. Část práce se věnuje procesu síťování daných materiálů, který může mechanické vlastnosti vylepšit.
Anotace v angličtině
The diploma thesis deals with the technologies of 3D printing having the potential of practical application in tissue engineering and healthcare. Theoretical part of this work gives a brief overview of the additive manufacturing technologies and their applications in biomedicine. The focus here is on bio-printing, namely materials that are being used and application. Experimental part focuses on printing process, selection of suitable materials and their characterization. Natural polymers such as peptides (collagen, gelatine) and polysaccharides (sodium alginate) were studied. Natural materials are biocompatible but may have insufficient mechanical properties. Part of the work is devoted to the process of crosslinking the materials, thus improving its mechanical properties.
Diplomová práce pojednává o potenciálu technologie 3D tisku v tkáňovém inženýrství a zdravotním průmyslu. Teoretická část této práce seznamuje čtenáře s používanými technologiemi aditivní výroby a možnostmi jejich využití v biomedicíně. Pozornost je věnována zejména technologii bio-tisku, používaným materiálům a konkrétním aplikacím. Experimentální část se zaměřuje na samotný proces tisku, výběr vhodného materiálu a jeho následnou charakterizaci. Práce se zaměřuje na materiály přírodního původu, jako jsou bílkoviny (kolagen, želatina) a polysacharidy (alginát sodný). Přírodní materiály se vyznačují dobrou bio-kompatibilitou, často nicméně disponují horšími mechanickými vlastnostmi. Část práce se věnuje procesu síťování daných materiálů, který může mechanické vlastnosti vylepšit.
Anotace v angličtině
The diploma thesis deals with the technologies of 3D printing having the potential of practical application in tissue engineering and healthcare. Theoretical part of this work gives a brief overview of the additive manufacturing technologies and their applications in biomedicine. The focus here is on bio-printing, namely materials that are being used and application. Experimental part focuses on printing process, selection of suitable materials and their characterization. Natural polymers such as peptides (collagen, gelatine) and polysaccharides (sodium alginate) were studied. Natural materials are biocompatible but may have insufficient mechanical properties. Part of the work is devoted to the process of crosslinking the materials, thus improving its mechanical properties.
1. Vypracujte rešerši na téma možností využití aditivní výroby (3D tisku) pro tvorbu podpůrných struktur z biokompatibilních polymerních materiálů.
2. Seznamte se s obsluhou přístrojového vybavení pro tvorbu 3D struktur z různých materiálů (3D tiskárna) a pro hodnocení vstupních materiálů i hotových produktů (skenovací elektronový mikroskop, optický mikroskop, optický goniometr, tenziometr, viskozimetr).
3. Charakterizujte vybrané vstupní materiály z pohledu viskozity, povrchového napětí, atd.
4. S využitím 3D tiskárny se pokuste o přípravu prostorových struktur použitelných pro podpůrné konstrukce (scaffoldy).
5. Získané výsledky přehledně zpracujte a diskutujte v závěrečných kapitolách diplomové práce.
Zásady pro vypracování
1. Vypracujte rešerši na téma možností využití aditivní výroby (3D tisku) pro tvorbu podpůrných struktur z biokompatibilních polymerních materiálů.
2. Seznamte se s obsluhou přístrojového vybavení pro tvorbu 3D struktur z různých materiálů (3D tiskárna) a pro hodnocení vstupních materiálů i hotových produktů (skenovací elektronový mikroskop, optický mikroskop, optický goniometr, tenziometr, viskozimetr).
3. Charakterizujte vybrané vstupní materiály z pohledu viskozity, povrchového napětí, atd.
4. S využitím 3D tiskárny se pokuste o přípravu prostorových struktur použitelných pro podpůrné konstrukce (scaffoldy).
5. Získané výsledky přehledně zpracujte a diskutujte v závěrečných kapitolách diplomové práce.
Seznam doporučené literatury
1. Chua, C. K., Leong, K. F. & Lim, C. S. Rapid Prototyping: Principles and Applications. (WORLD SCIENTIFIC, 2003). doi:10.1142/5064.
2. Ngo, T. D., Kashani, A., Imbalzano, G., Nguyen, K. T. Q. & Hui, D. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges. Compos. Part B Eng. 143, 172?196 (2018).
3. Hiemenz, P. C. Principles of colloid and surface chemistry. (M. Dekker, 1986).
4. Forgacs, G., Sun, W., Biofabrication: Micro- and Nano-fabrication, Printing, Patterning and Assemblies. Elsewier Science, (2013).
5. Pashley, R. M., Karaman, M. E., Applied Colloid and Surface Chemistry. John Wiley and Sons, (2004).
Seznam doporučené literatury
1. Chua, C. K., Leong, K. F. & Lim, C. S. Rapid Prototyping: Principles and Applications. (WORLD SCIENTIFIC, 2003). doi:10.1142/5064.
2. Ngo, T. D., Kashani, A., Imbalzano, G., Nguyen, K. T. Q. & Hui, D. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges. Compos. Part B Eng. 143, 172?196 (2018).
3. Hiemenz, P. C. Principles of colloid and surface chemistry. (M. Dekker, 1986).
4. Forgacs, G., Sun, W., Biofabrication: Micro- and Nano-fabrication, Printing, Patterning and Assemblies. Elsewier Science, (2013).
5. Pashley, R. M., Karaman, M. E., Applied Colloid and Surface Chemistry. John Wiley and Sons, (2004).
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Studentka prokázala dostatečné znalosti dané problematiky a schopnost je chápat v širokých souvislostech. Vystoupení bylo jisté a přesvědčivé.
Otázky oponenta DP:
1) Definujte 3D bio tisk a porovnejte jej oproti klasickému 3D tisku?
2) Bylo charakterizováno povrchové napětí tištěných materiálů, jak je uvedeno v zadání práce? Má tato proměnná vliv na průběh 3D tisku a pokud ano jaký?
3) Byla studována buněčná cytotoxicita vytištěných scaffoldů? Pokud ano, jak tyto testy dopadly? Jaký je maximálně možný přídavek amoniaku, aby daný scaffold na bázi kolagenu s oxidovaným dextranem nebyl cytotoxický?
4) Jakým způsobem by jste určila rozměry tištěných struktur a velikost vnitřních mezer, porozitu systému?
5) Co značí červené oblasti na obrázcích 37 až 48 s označením C?
6) Byly v případě lyofilizovaných vzorků pozorovány makro póry, za jejichž vznik je zodpovědný samotný 3D tisk?
7) Jak by bylo možné lépe určit porozitu lyofilizovaných vzorků?
8) Čím je dáno rozdílné chování králičího kolagenu oproti hovězímu v průběhu tisku?
Na otázky oponenta dr. Minaříka studentka odpověděla uspokojivě.
Otázky komise: s čím může souviset pozorovaná anizotropie velikosti pórů? - doc. Sedláček. Otázka byla zodpovězena zcela.
Z které části křivky závislosti viskoelastických modulů n čase jste stanovili dobu, při které jste prováděli 3D tisk? - dr. Mrlík. Otázka zodpovězena zcela.