Korelace transportních a viskoelastických vlastností hydrogelů s difúzním gradientem

Abstract

Předložená bakalářská práce si kladla za cíl přípravu hydrogelů s difúzním gradientem a prokázání gradientové struktury hydrogelů z hlediska viskoelastických a transportních vlastností. S ohledem na možné biomedicínské aplikace byl pro přípravu vybrán kationický polysacharid chitosan, a to zejména pro své antimikrobiální a biokompatibilní vlastnosti. Výsledné gradientové hydrogely byly následně charakterizovány pomocí oscilačních testů, při kterých byly sledovány rozdíly při použití různých koncentrací a molekulových hmotností chitosanu, koncentrací síťovacího činidla, disperzních prostředí pro rozpuštění chitosanu a různé doby síťování gelu. Pro potvrzení vytvořené gradientové struktury byly vzorky podrobeny také sušícím experimentům. Schopnost transportu aktivních látek byla u hydrogelů potvrzena vizuálním hodnocením prostupu anionického barviva (bromthymolová modř) při procesu gelace. Z výsledků získaných během experimentální části bakalářské práce lze dojít k závěru, že viskoelastické vlastnosti hydrogelů lze modifikovat změnou vybraných parametrů při samotné přípravě. Potvrzen byl také předpoklad, že s lepšími mechanickými vlastnostmi hydrogelů dochází ke zhoršení vlastností transportních. Metodou řízené difuze bylo možné připravit hydrogel s postupným gradientem hustoty síťování, čímž bylo možné modifikovat viskoelastické a transportní vlastnosti.

The aim of the presented bachelor thesis was to prepare hydrogels with diffusion gradient and to demonstrate the gradient structure of hydrogels in terms of viscoelastic and transport properties. With regard to potential biomedical applications, the cationic polysaccharide chitosan was selected for the preparation, especially for its antimicrobial and biocompatible properties. The resulting gradient hydrogels were subsequently characterized by oscillation tests to observe the differences using different concentrations and molecular weights of chitosan, crosslinking agent concentrations, dispersion environments for chitosan dissolution, and different gel crosslinking times. The samples were also subjected to drying experiments to confirm the gradient structure formed. The ability of the hydrogels to transport the active species was confirmed by visually evaluating the permeation of the anionic dye (bromothymol blue) during the gelation process. From the results obtained during the experimental part of the bachelor thesis it can be concluded that the viscoelastic properties of hydrogels can be modified by changing selected parameters during the preparation itself. It was also confirmed the assumption that with better mechanical properties of hydrogels there is a deterioration of transport properties. By controlled diffusion method, it was possible to prepare a hydrogel with a gradual gradient of crosslinking density, thus modifying the viscoelastic and transport properties.