Vývoj materiálu na bázi hydrogelů kyseliny hyaluronové pro regeneraci myokardu

Abstract

Tato disertační práce je zaměřena na vývoj materiálů na bázi kyseliny hyaluronové (HA) využitelných v regenerativní medicíně, především pro léčbu srdeční tkáně po infarktu myokardu. Předmětem studia je oxidovaná forma HA (HA-Ox) a hydroxyfenyl derivát HA (HA-TA). HA-Ox lze zesítit pomocí bifunkčního alkoxyaminu POA a HA-TA podstupuje ve vodném prostředí v přítomnosti peroxidu vodíku enzymatickou reakci katalyzovanou křenovou peroxidázou, vedoucí k tvorbě gelu. Cílem bylo studium chemických a fyzikálních vlastností, kinetiky gelace a podmínek síťovací reakce vyvíjených materiálů. U hydrogelů byly charakterizovány mechanické a viskoelastické vlastnosti, degradabilita či stabilita v simulovaných tělních tekutinách. Tyto hydrogely slouží jako scaffoldy pro vybraný typ buněk. Pro podporu buněčné adheze a viability byla do struktury hydroxyfenyl derivátu HA navázána RGD sekvence. Tento finální materiál byl také kompatibilní s vybranými aplikačními zařízeními. Jeho viskozita a výtlačná síla byla dostatečné nízká, aby umožnila aplikaci pomocí katetru s velmi malým vnitřním průměrem. Také byla zajištěna aplikovatelnost materiálu přes přívodní hadičku do nosné kapsy druhého zařízení SPREADS s dobrou homogenitou, buněčnou distribucí a viabilitou. V neposlední řadě byl materiál aplikován pomocí těchto zařízení in vivo během preklinické studie.

The thesis is focused on material development based on hyaluronic acid usable in regenerative medicine, especially for heart tissue regeneration after myocardial infarction. The object of the study is the oxidized form of hyaluronic acid (HA-Ox) and hydroxyphenyl derivative of HA (HA-TA). HA-Ox can be crosslinked with a bifunctional alkoxyamine POA and HA-TA undergoes an enzymatic reaction in the presence of hydrogen peroxide catalysed by horseradish peroxidase leading to gel formation. To describe the materials, chemical and physical properties, gelation kinetics and conditions of crosslinking reactions were studied. Hydrogels were characterized by mechanical and viscoelastic properties, degradability or stability in simulated body fluids. These hydrogels serve as scaffolds for the selected cell type. To promote cell adhesion and viability, an RGD sequence has been bonded to the structure of HA-TA. This resulting material is also compatible with selected applicators. Its viscosity and extrusion force are low enough to allow application with a catheter with a very small internal diameter. The applicability of the material through the supply tube to the hydrogel reservoir of the second SPREADS device showed good homogeneity, cell distribution and viability. Finally, the material was applied in vivo using these devices during a preclinical study.