Intelligent nanofibres functionalized with growth factors and blood derivatives for dermatology applications

• Název práce v češtině: Inteligentní nanovlákna funkcionalizovaná růstovými faktory a krevními deriváty pro dermatologické aplikace
• Název v anglickém jazyce: Intelligent nanofibres functionalized with growth factors and blood derivatives for dermatology applications
• Klíčová slova: Tkáňové inženýrství kůže, Elektrostatické zvlákňování, Centrifugační zvlákňování, Dodávání bioaktivních látek, Trombocyty
• Klíčová slova anglicky: Skin Tissue Engineering, Electrospinning, Centrifugal Spinning, Drug Delivery, Platelets
• Akademický rok vypsání: 2013/2014
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Ústav biofyziky (13-714)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Evžen Amler, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 14.08.2014
• Datum zadání: 14.08.2014
• Datum potvrzení stud. oddělením: 14.08.2014
• Datum a čas obhajoby: 02.05.2019 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 20.12.2018
• Datum odevzdání tištěné podoby: 09.01.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 02.05.2019
• Oponenti: prof. MUDr. Jozef Rosina, Ph.D., MBA

Seznam odborné literatury

Demidova-Rice, T. N., Hamblin, M. R. & Herman, I. M. Acute and Impaired Wound Healing: Pathophysiology and Current Methods for Drug Delivery, Part 1: Normal and Chronic Wounds: Biology, Causes, and Approaches to Care. Adv. Skin Wound Care 25, 304–314 (2012).

Clark, R. A. F., Ghosh, K. & Tonnesen, M. G. Tissue Engineering for Cutaneous Wounds. J. Invest. Dermatol. 127, 1018–1029 (2007).

Dohan Ehrenfest, D. M., Rasmusson, L. & Albrektsson, T. Classification of platelet concentrates: from pure platelet-rich plasma (P-PRP) to leucocyte- and platelet-rich fibrin (L-PRF). Trends Biotechnol. 27, 158–167 (2009).

Předběžná náplň práce

Cílem dizertační práce je příprava systémů pro dodávání růstových faktorů ve formě nanovlákenných nosičů funkcionalizovaných krevními deriváty. Tyto nosiče budou testovány pro možné dermatologické aplikace.
V počátcích vypracovávání dizertační práce bude provedena literární rešerše s cílem detailně se seznámit s nanovlákennými materiály, jejich charakteristikami, potenciálem a mírou jejich využívání v praxi. Na základě rešerše bude zvolen přístup k vývoji nanovlákenných systémů vhodných pro dodávání bioaktivních látek z krevních derivátů. Vytvořené systémy budou charakterizovány a bude testována jejich biokompatibilita a schopnost podporovat proliferaci a migraci kožních buněk (keratinocyty, melanocyty, fibroblasty).
V první fázi bude testován vliv bioaktivních látek obsažených v krevních derivátech na chování výše uvedených buněčných typů. Pro lepší simulaci in vivo prostředí v laboratorních podmínkách budou buňky kultivovány na nanovlákenných nosičích. Nanovlákna budou tvořena biodegradabilními polymery, mezi které patří například polykaprolakton (PCL) nebo polyvinyl alkohol (PVA). Důležitou vlastností použitých látek bude také biokompatibilita, tzn. látky nebudou indukovat nežádoucí reakci imunitního systému.
V další fázi budou růstové faktory obsažené v krevních destičkách kombinovány s nanovlákenými nosiči, aby bylo dosaženo jejich krátkodobého nebo dlouhodobého uvolňování. Připravené nosiče budou charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Uvolněné bioaktivní látky budou detekovány metodami jako je ELISA nebo multiplexové eseje. Míra proliferace buněk na nosičích bude sledována pomocí MTS testu, dále bude stanovován obsah dsDNA. Těmito metodami bude rovněž sledováno, zda použité materiály nepůsobí cytotoxicky.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The aim of the thesis is to develop drug delivery systems combining platelet-derived bioactive molecules with nanofibrous scaffolds. These scaffolds will be designed for dermatological applications.
A literature review will be performed to provide detailed information on nanofibres, their characteristics, and application potential. Based on the literature review, an approach to the nanofibre system development will be determined. The prepared systems will be characterized and their biocompatibility will be tested. Furthermore, their ability to foster skin cell (keratinocytes, melanocytes, and fibroblasts) proliferation and migration will be determined.
Firstly, the effects of the bioactive molecules contained in platelets will be determined in skin cell culture. To simulate the native environment, the cells will be cultured seeded on nanofibrous scaffolds. The nanofibers will be prepared from biodegradable polymers such as polycaprolactone (PCL) or polyvinyl alcohol (PVA). An important feature of the used polymers will be their biocompatibility; i.e. the polymers will not induce any unwanted immune system reaction.
Secondly, the platelet-derived bioactive molecules will be combined with the nanofibrous scaffolds to achieve short- and long-term delivery. The prepared systems will be characterized using scanning electron microscopy. The released molecules will be detected using ELISA or multiplex assays. The cell proliferation will be determined using MTS assay and dsDNA assays. These tests will be used to evaluated any possible cytotoxicity of the systems.