V rámci experimentální části bakalářské práce byl syntetizován thiolovaný hyaluronan, jako potencionální materiál pro přípravu hydrogelů pro biomedicínské aplikace. V experimentální části byla připravena řada vzorků thiolovaného hyaluronanu (HA-SH) lišící se koncentrací a molekulovou hmotností polymeru. Dílčím úkolem bylo zhodnotit vliv uvedených parametrů HA-SH, následně připravit hydrogely a provést jejich charakterizaci. Úspěšné navázání thiolové skupiny na řetězce hyaluronanu (HA(Na) bylo potvrzeno pomocí FTIR a NMR spektroskopie. Reologické vlastnosti připravených hydrogelů na bázi thiolovaného hyaluronanu byly charakterizovány rotačním reometrem a pomocí SEM byla stanovena porozita výsledného materiálu. Na základě NMR spektroskopie bylo potvrzeno, že stupeň substituce (DS) ovlivňuje reologické vlastnosti materiálu. Zároveň bylo potvrzeno, že doba gelace nezávisí na koncentraci polymeru, ale s rostoucí molekulovou hmotností roste. Kromě gelace byla porovnávána tuhost výsledného hydrogelu. Nejvyšší tuhost gelů ("storage" modul) byla potvrzena u vzorků s vyšší koncentrací i molekulové hmotnosti polymeru. Nejvyšší dosažená tuhost byla 1710 Pa. Nejnižší koncentrace, při které dochází ke vzniku zesíťované struktury je 2 % (w/w). Viskozita hydrogelu při smykové rychlosti 100 rad/s byla v rozmezí 0,1 - 10 Pa. Většina pórů výsledného materiálu odpovídala velikosti 50 m. Na základě dosažených výsledků lze konstatovat, že hydrogely na bázi thiolovaného hyaluronanu představují potenciálně slibný materiál pro metodu 3D tisku v oblasti tkáňového inženýrství nebo jako platforma pro aplikaci léků do lidského těla.
Annotation in English
In the experimental part of the bachelor thesis, thiolated hyaluronan was synthesized as a potential material for the preparation of hydrogels for biomedical applications. In the experimental part, a number of samples of thiolated hyaluronan (HA-SH) with different polymer concentration and molecular weight were prepared. A partial task was to evaluate the influence of the mentioned HA-SH parameters, and subsequently prepare hydrogels and perform their characterization. The successful attachment of the thiol group to the hyaluronan (HA (Na) chains was confirmed by FTIR and NMR spectroscopy. At the same time, it was confirmed that the gelation time does not depend on the polymer concentration but increases with increasing molecular weight. In addition, the hydrogel stiffness was evaluated. The highest achieved stiffness was 1710 Pa. The lowest concentration at which the crosslinked structure is formed is 2 % (w/w). The viscosity of the hydrogel at a shear rate of 100 rad/s was in the range of 0,1 - 10 Pa. Most of the pores of the resulting material corresponded to a size 50 m. Based on the results obtained, it can be stated that hydrogels based on thiolated hyaluronan represent a potentially promising material for the 3D printing method in the field of tissue engineering or as a platform for the application of drugs to the human body.
Keywords
thiolace, hyaluronan, hydrogel, FTIR, SEM, reologické chování, porozita
Keywords in English
thiolation, hyaluronan, hydrogel, FTIR, SEM, rheological behavior, porosity
Length of the covering note
102
Language
CZ
Annotation
V rámci experimentální části bakalářské práce byl syntetizován thiolovaný hyaluronan, jako potencionální materiál pro přípravu hydrogelů pro biomedicínské aplikace. V experimentální části byla připravena řada vzorků thiolovaného hyaluronanu (HA-SH) lišící se koncentrací a molekulovou hmotností polymeru. Dílčím úkolem bylo zhodnotit vliv uvedených parametrů HA-SH, následně připravit hydrogely a provést jejich charakterizaci. Úspěšné navázání thiolové skupiny na řetězce hyaluronanu (HA(Na) bylo potvrzeno pomocí FTIR a NMR spektroskopie. Reologické vlastnosti připravených hydrogelů na bázi thiolovaného hyaluronanu byly charakterizovány rotačním reometrem a pomocí SEM byla stanovena porozita výsledného materiálu. Na základě NMR spektroskopie bylo potvrzeno, že stupeň substituce (DS) ovlivňuje reologické vlastnosti materiálu. Zároveň bylo potvrzeno, že doba gelace nezávisí na koncentraci polymeru, ale s rostoucí molekulovou hmotností roste. Kromě gelace byla porovnávána tuhost výsledného hydrogelu. Nejvyšší tuhost gelů ("storage" modul) byla potvrzena u vzorků s vyšší koncentrací i molekulové hmotnosti polymeru. Nejvyšší dosažená tuhost byla 1710 Pa. Nejnižší koncentrace, při které dochází ke vzniku zesíťované struktury je 2 % (w/w). Viskozita hydrogelu při smykové rychlosti 100 rad/s byla v rozmezí 0,1 - 10 Pa. Většina pórů výsledného materiálu odpovídala velikosti 50 m. Na základě dosažených výsledků lze konstatovat, že hydrogely na bázi thiolovaného hyaluronanu představují potenciálně slibný materiál pro metodu 3D tisku v oblasti tkáňového inženýrství nebo jako platforma pro aplikaci léků do lidského těla.
Annotation in English
In the experimental part of the bachelor thesis, thiolated hyaluronan was synthesized as a potential material for the preparation of hydrogels for biomedical applications. In the experimental part, a number of samples of thiolated hyaluronan (HA-SH) with different polymer concentration and molecular weight were prepared. A partial task was to evaluate the influence of the mentioned HA-SH parameters, and subsequently prepare hydrogels and perform their characterization. The successful attachment of the thiol group to the hyaluronan (HA (Na) chains was confirmed by FTIR and NMR spectroscopy. At the same time, it was confirmed that the gelation time does not depend on the polymer concentration but increases with increasing molecular weight. In addition, the hydrogel stiffness was evaluated. The highest achieved stiffness was 1710 Pa. The lowest concentration at which the crosslinked structure is formed is 2 % (w/w). The viscosity of the hydrogel at a shear rate of 100 rad/s was in the range of 0,1 - 10 Pa. Most of the pores of the resulting material corresponded to a size 50 m. Based on the results obtained, it can be stated that hydrogels based on thiolated hyaluronan represent a potentially promising material for the 3D printing method in the field of tissue engineering or as a platform for the application of drugs to the human body.
Keywords
thiolace, hyaluronan, hydrogel, FTIR, SEM, reologické chování, porozita
Keywords in English
thiolation, hyaluronan, hydrogel, FTIR, SEM, rheological behavior, porosity
Research Plan
Vypracovat rešerši zabývající se problematikou modifikace hyaluronanu pomocí thiolů, přípravy hydrogelů a možnostmi jejich charakterizace.
Provést základní experimenty modifikace hyaluronanu pomoci thiolů v závislosti na koncentraci polymeru, molekulové hmotnosti a molárním poměrem látek.
Z připravených derivátů připravit hydrogely a provést jejich charakterizaci.
Zhodnoit vliv výše zmíněných parametrů.
Research Plan
Vypracovat rešerši zabývající se problematikou modifikace hyaluronanu pomocí thiolů, přípravy hydrogelů a možnostmi jejich charakterizace.
Provést základní experimenty modifikace hyaluronanu pomoci thiolů v závislosti na koncentraci polymeru, molekulové hmotnosti a molárním poměrem látek.
Z připravených derivátů připravit hydrogely a provést jejich charakterizaci.
Zhodnoit vliv výše zmíněných parametrů.
Recommended resources
Ebnesajjad, Sina. Handbook of Biopolymers and Biodegradable Plastics - Properties, Processing and Applications. Elsevier, 2013. ISBN 978-1-4557-2834-3.
Chen, Yu. Hydrogels Based on Natural Polymers. Elsevier, 2020. ISBN 978-0-1281-6421-1.
TROMBINO, Sonia, Camilla SERVIDIO, Federica CURCIO a Roberta CASSANO. Strategies for Hyaluronic Acid-Based Hydrogel Design in Drug Delivery. Pharmaceutics. 2019, 11(8). ISSN 1999-4923.
GARG, Hari G. a Charles A. HALES. Chemistry and biology of hyaluronan. Amsterdam: Elsevier, 2004. ISBN 978-0-08-044382-9.
Recommended resources
Ebnesajjad, Sina. Handbook of Biopolymers and Biodegradable Plastics - Properties, Processing and Applications. Elsevier, 2013. ISBN 978-1-4557-2834-3.
Chen, Yu. Hydrogels Based on Natural Polymers. Elsevier, 2020. ISBN 978-0-1281-6421-1.
TROMBINO, Sonia, Camilla SERVIDIO, Federica CURCIO a Roberta CASSANO. Strategies for Hyaluronic Acid-Based Hydrogel Design in Drug Delivery. Pharmaceutics. 2019, 11(8). ISSN 1999-4923.
GARG, Hari G. a Charles A. HALES. Chemistry and biology of hyaluronan. Amsterdam: Elsevier, 2004. ISBN 978-0-08-044382-9.
