Příprava a charakterizace modifikovaných polysacharidových hydrogelů pro medicínské aplikace

Abstract

Tato dizertační práce se zaměřuje na komplexní charakterizaci přirozeně nerozpustného polysacharidu Gum Karaya (GK), aby tak přispěla k poznaní tohoto dosud málo prostudovaného biomateriálu. Kromě převádění GK do rozpustného stavu, které bylo studováno při různých podmínkách, tato práce představuje nový hydrogel založený na unikátní kombinaci materiálů polysacharidu Gum Karaya a proteinu Silk Fibroin. Tento přístup umožňuje využití specifických vlastností každého jednotlivého materiálu v daném hydrogelovém systému a také studium jejich vzájemných interakcí. Při přípravě hydrogelu nebyla použita chemická síťující činidla, příprava byla založena pouze na fyzikálním síťovaní systému. Hydrogely byly podrobeny analýze pro zjištění chemicko-fyzikálních a biologických vlastností. Studie kožních buněk keratinocytů v kontaktu s připravenými hydrogely naznačuje dobré biokompatibilní vlastnosti hydrogelů a nízkou adhezi mezi buňkami a připraveným materiálem. Dále bylo zjištěno, že GK a její směs s dalším biopolymerem vykazují bakteriostatické vlastnosti proti vybraným gram-pozitivním mikroorganismům, ale baktericidní vlastnosti nebyly pozorovány. Výsledky a pozorování získané během této práce vedou k závěru, že polysacharid Gum Karaya a z něho připravené hydrogely mají potenciál pro použití v aplikacích regenerativní medicíny, například jako hydrogely pro léčbu popálenin.

This work focuses on comprehensive characterization of naturally insoluble polysaccharide Gum Karaya (GK) in order to contribute to the general knowledge of this not well studied biomaterial. Besides the GK solubilization process, which was studied under different conditions, this work proposes a new hydrogel, which is based on a unique combination of materials including Gum Karaya and protein Silk Fibroin. This approach allows for the utilization of the specific features of each individual material in the given hydrogel system and for the study of their interaction. Hydrogels were prepared without any chemical crosslinkers and were based only on a physical crosslinking of the system. Chemo-physical and biological properties of the prepared hydrogels were evaluated and discussed. Cell culture assays evaluating keratinocytes in contact with the hydrogels suggested good biocompatibility properties and low adhesion between the cells and hydrogels. Furthermore, GK and its mixture with another biopolymer exhibited bacteriostatic properties against selected gram-positive microorganisms, however bactericidal activity was not observed. Results obtained throughout this work suggested that the utilization of Gum Karaya and prepared hydrogels possesses the potential to be used in regenerative medical applications for example as a hydrogel for burnt skin treatment.