Byly studovány možnosti zpracování hedvábného proteinu pomocí aditivní výroby. Fibroin je v zájmu výzkumu díky svým dobrým mechanickým vlastnostem a biokompatibilitě. Lze jej zpracovat řadou metod, v současné době je však díky pokroku ve vývoji preferována technika 3D tisku. Ta umožňuje vytvořit 3D struktury podporující růst buněk, 3D tištěné fibroinové konstrukce tak nachází využití především v biomedicíně. 3D tisk samotného fibroinu je z řady důvodů obtížný, proto se k tiskovému materiálu přidávají modifikační příměsi pro zlepšení tokových vlastností a mechanických vlastností výsledné struktury. Byly studovány různé materiálové systémy užívané pro tisk ve směsi s fibroinem. Směs fibroinu s hydroxyapatitem byla vyhodnocena jako nejlepší z hlediska možného uplatnění v ortopedii.
Anotace v angličtině
The possibilities of processing of silk protein by additive manufacturing were studied. Fibroin excels with its mechanical properties and biocompatibility and there is an interest in research. It can be processed by several methods. The most preferred method, however, is 3D printing due to recent advances in development. 3D printing makes it possible to create 3D structures supporting cell growth, so 3D printed fibroin constructions are mainly used in biomedicine. 3D printing of fibroin alone is difficult for number of reasons, so it is necessary to add modifiers to the printing material to improve flow and mechanical properties of the resulting structure. Various materials in a mixture with fibroin used for printing were studied. The mixture of fibroin and hydroxyapatite was evaluated as the best in terms of possible use in orthopedics.
Klíčová slova
hedvábný protein, fibroin, aditivní výroba, 3D tisk, biotisk
Klíčová slova v angličtině
silk protein, fibroin, additive manufacturing, 3D printing, bioprinting
Rozsah průvodní práce
37 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Byly studovány možnosti zpracování hedvábného proteinu pomocí aditivní výroby. Fibroin je v zájmu výzkumu díky svým dobrým mechanickým vlastnostem a biokompatibilitě. Lze jej zpracovat řadou metod, v současné době je však díky pokroku ve vývoji preferována technika 3D tisku. Ta umožňuje vytvořit 3D struktury podporující růst buněk, 3D tištěné fibroinové konstrukce tak nachází využití především v biomedicíně. 3D tisk samotného fibroinu je z řady důvodů obtížný, proto se k tiskovému materiálu přidávají modifikační příměsi pro zlepšení tokových vlastností a mechanických vlastností výsledné struktury. Byly studovány různé materiálové systémy užívané pro tisk ve směsi s fibroinem. Směs fibroinu s hydroxyapatitem byla vyhodnocena jako nejlepší z hlediska možného uplatnění v ortopedii.
Anotace v angličtině
The possibilities of processing of silk protein by additive manufacturing were studied. Fibroin excels with its mechanical properties and biocompatibility and there is an interest in research. It can be processed by several methods. The most preferred method, however, is 3D printing due to recent advances in development. 3D printing makes it possible to create 3D structures supporting cell growth, so 3D printed fibroin constructions are mainly used in biomedicine. 3D printing of fibroin alone is difficult for number of reasons, so it is necessary to add modifiers to the printing material to improve flow and mechanical properties of the resulting structure. Various materials in a mixture with fibroin used for printing were studied. The mixture of fibroin and hydroxyapatite was evaluated as the best in terms of possible use in orthopedics.
Klíčová slova
hedvábný protein, fibroin, aditivní výroba, 3D tisk, biotisk
Klíčová slova v angličtině
silk protein, fibroin, additive manufacturing, 3D printing, bioprinting
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na téma aplikace hedvábného proteinu v aditivní výrobě.
V rešerši se zaměřte na způsoby biosyntézy hedvábí v přírodě a izolaci fibroinového proteinu.
Charakterizujte strukturní a mechanické vlastnosti hedvábného proteinu a proveďte srovnání s běžně užívanými přírodními biomateriály.
Popište známé metody přípravy fibroinových 3D konstrukcí pomocí 3D tisku a uveďte jejich aplikační význam.
Poznatky získané z literatury přehledně diskutujte a uveďte hlavní závěry plynoucí z provedené studie.
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na téma aplikace hedvábného proteinu v aditivní výrobě.
V rešerši se zaměřte na způsoby biosyntézy hedvábí v přírodě a izolaci fibroinového proteinu.
Charakterizujte strukturní a mechanické vlastnosti hedvábného proteinu a proveďte srovnání s běžně užívanými přírodními biomateriály.
Popište známé metody přípravy fibroinových 3D konstrukcí pomocí 3D tisku a uveďte jejich aplikační význam.
Poznatky získané z literatury přehledně diskutujte a uveďte hlavní závěry plynoucí z provedené studie.
Seznam doporučené literatury
Sommer, M. R.; Schaffner, M.; Carnelli, D.; Studart, A. R.; 3D Printing of Hierarchical Silk Fibroin Structures. ACS Applied Materials & Interfaces. 2016, 8(50), 34677-34685.
Chua, C. K.; Yeong, W. Y.; Bioprinting: principles and applications. Singapore: World Scientific, 2015, ISBN 978-981-4612-104.
Zhang, L. G.; Fisher, J. P; Leong, K. W.; 3D bioprinting and nanotechnology in tissue engineering and regenerative medicine. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-12-800547-7.
Ozbolat, I. T.; 3D Bioprinting: Fundamentals, Principles and Applications. Elsevier, 2016, ISBN 978-0-12-803010-3.
Seznam doporučené literatury
Sommer, M. R.; Schaffner, M.; Carnelli, D.; Studart, A. R.; 3D Printing of Hierarchical Silk Fibroin Structures. ACS Applied Materials & Interfaces. 2016, 8(50), 34677-34685.
Chua, C. K.; Yeong, W. Y.; Bioprinting: principles and applications. Singapore: World Scientific, 2015, ISBN 978-981-4612-104.
Zhang, L. G.; Fisher, J. P; Leong, K. W.; 3D bioprinting and nanotechnology in tissue engineering and regenerative medicine. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-12-800547-7.
Ozbolat, I. T.; 3D Bioprinting: Fundamentals, Principles and Applications. Elsevier, 2016, ISBN 978-0-12-803010-3.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student představil komisi výsledky své bakalářské práce. Komise byla seznámena s posudky a hodnocením vedoucího (C-dobře) a oponenta (D-uspokojivě ). V rámci posudků byly studentovi položeny následující dotazy oponenta: 1) V podkapitole 3.2.2 věnované mechanickým vlastnostem regenerovaného fibroinu píšete, že mechanické vlastnosti regenerovaného fibroinu jsou horší ve srovnání s přírodním vláknem. Na konci téhož odstavce konstatujete, že za určitých podmínek lze tyto vlastnosti zlepšit tak, že překonávají přírodní vlákno. Mohl byste popsat, jak toho lze dosáhnout a kvantifikovat s pomocí citované literatury, o kolik procent se zlepšily tyto vlastnosti?
2) V podkapitole 4.1. píšete, že jako biotisk je často prezentován i postup, kdy se tiskne scaffold z materiálu bez buněk, přičemž buňky jsou do struktury očkovány následně. Myslíte si, že takovéto terminologické zjednodušení je v pořádku? Můžete definovat pojem biotisk v souladu s mezinárodně uznávanou definicí tohoto nově rozvíjejícího se zpracovatelského odvětví?
3) V kapitole 5 na začátku druhého odstavce uvádíte, že 3D tisk scaffoldů na bázi fibroinu je možný pomocí metod "direct-write assembly". Můžete tento přístup rozvést?
4) V podkapitole 5.1.1 třetím odstavci píšete, že pomocí kombinovaných polymerních systémů lze připravit hierarchické textury ve výtisku. K čemu takovéto textury slouží? Otázky oponenta doc. Minaříka k bakalářské práci byly zcela zodpovězeny.
Poté byla vedena diskuze o bakalářské práci, během které byly jednotlivými členy komise položeny následující dotazy: doc. Mráček - Říkal jste, že roztok fibroinu se může chovat jako kapalně krystalická látka. Jaké jsou fyzikální vlastnosti kapalně krystalické látky z hlediska její struktury? Dotaz zodpovězen zcela. Prof. Ponížil - 1. Jak funguje piezoelektrický jev? - Dotaz nezodpovězen. 2. Co říká obr. ma str. 14? Dotaz zcela zodpovězen. Dr. Mrázek - 1. Jak se v hierarchické struktuře materiálů uplatňuje mikrostruktura? Dotaz byl zcela zodpovězen. 2. Jaký je původ použití libr při rozpouštění fibroinu a lez ho nahradit jinou sloučeninou? Dotaz byl zcela zodpovězen. Student prokázal dobré znalosti dané problematiky a schopnost jejich aplikace. Vystoupení bylo méně jisté a přesvědčivé. Na otázky reagoval věcně správně, ale méně pohotově.