Příprava a posouzení aplikačního potenciálu biodegradabilních filmů na bázi kopolymerů PHA

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá prípravou biodegradabilných filmov na báze kopolymérov PHA a následným preštudovaním ich materiálových vlastností. Hlavným cieľom práce je posúdiť aplikačný potenciál PHA kopolymérnych filmov v biomedicínskom priemysle. Teoretická časť práce sa zaoberá charakterizáciou polyhydroxyalkanoátov a ich kopolymérov, z hľadiska fyzikálnych vlastností, syntézy, biodegradácie či PHA producentov. V literárnej rešerši sú popísané súčasné trendy v spracovaní a využití PHA v biomedicíne. V experimentálnej časti práce bola prevedená kultivácia bakteriálnych kmeňov Aneurinibacillus sp. H1 a Cupriavidus necator H16. Počas kultivácie Aneurinibacillus sp. H1 boli použité rôzne pomery substrátov glycerolu a 1,4-butándiolu, v snahe získať kopolyméry P(3HB-co-4HB) o rôznom monomérnom zložení. Pomocou extrakcie boli zo získanej biomasy vyizolované polymérne filmy, ktoré boli charakterizované pomocou metód GC-FID, FTIR a SEC-MALS. Následne boli vybraté kopolymérne filmy s obsahom 4HB 65,25 a 43,61 hm. % a homopolymérny PHB film, ktoré boli podrobené uvoľňovacím experimentom. Na uvoľňovacie experimenty boli použité liečivá ibuprofén a kyselina acetylsalicylová, u ktorých bolo sledované uvoľňovanie z filmu do fyziologického roztoku pomocou UV-VIS spektroskopie. Na základe získaných dát bol overený aplikačný potenciál PHA kopolymérnych filmov ako nosičového systému v biomedicínskom využití.

This diploma thesis deals with the production of biodegradable PHA copolymer fims and the subsequent study of their material properties. The main goal of this thesis is to assess the application potential of PHA copolymer films in the biomedical industry. The theoretical part of the thesis deals with the characterization of polyhydroxyalkanoates and their copolymers, in terms of physical properties, synthesis, biodegradation or PHA producers. The current research in the processing and use of PHA in biomedicine is described in the literature search. The cultivation of bacterial strains of Aneurinibacillus sp. H1 and Cupriavidus necator H16 was done in the experimental part. Different ratios of glycerol and 1,4-butanediol substrates were used during the cultivation of Aneurinibacillus sp. H1, to obtain copolymers of P(3HB-co-4HB) with a different monomer composition. Polymer films were isolated from the obtained biomass by the extraction method and were characterized by GC-FID, FTIR and SEC-MALS methods. Subsequently, copolymer films containing of 65,25 and 43,61 wt. % 4HB and homopolymer PHB film were selected for release experiments. The drugs, ibuprofen and acetylsalicylic acid, were used for release experiments, their release from the polymer film into the physiological solution was monitored by UV-VIS spectroscopy. Based on the obtained data, the application potential of PHA copolymer films as a carrier system in biomedical use was verified.