velikost textu

Cell-free scaffolds functionalized with bioactive compounds in bone tissue engineering

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Cell-free scaffolds functionalized with bioactive compounds in bone tissue engineering
Název v češtině:
Funkcionalizace bezbuněčných nosičů pro kostní tkáňové inženýrství pomocí bioaktivních látek
Typ:
Disertační práce
Autor:
Bc. Věra Lukášová
Školitel:
Mgr. Michala Rampichová, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Marie Hubálek Kalbáčová, Ph.D.
RNDr. Lenka Libusová, Ph.D.
Id práce:
169590
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Vývojová a buněčná biologie (P1529)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 1. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT Velká očekávání kladena na oblast tkáňového inženýrství směřují vědecké úsilí směrem k vývoji bezbuněčných nosičů. Bezbuněčné nosiče slouží jako dočasná výplň defektů kritické velikosti, které se nehojí spontánně. Doposud však nebyl vyroben nosič o vhodném složení. Modifikace bezbuněčných nosičů pomocí systému řízeného uvolňování léčiv aktivuje přirozené hojící procesy. Trombocyty jsou přírodním zdrojem růstových faktorů, chemokinů a cytokinů, které se účastní léčebné kaskády. Tento autologní zdroj bioaktivních látek je náhradou syntetických růstových faktorů. Cílem této doktorské práce je otestování bioaktivního bezbuněčného nosiče se systémem řízeného uvolňování léčiv, který by podpořil fyziologické hojení kostních defektů. Metoda odstředivého zvlákňování byla použita k výrobě vlákenných nosičů z poly-ε- caprolactonu (PCL). PCL nosiče byly funkcionalizovány různou koncentrací trombocytů. Bioaktivní látky uvolněné z aktivovaných trombocytů byly zachyceny ve vznikající trombinové síti, což následně umožnilo jejich postupné uvolňování. Bylo pozorováno zlepšení metabolické aktivity, proliferace a aktivity alkalické fosfatázy u MG-63 osteosarkomových buněk a lidských mesenchymálních kmenových buněk (hMSCs). Uvolňování bioaktivních látek po dvou týdnech dosáhlo fáze plató. Následně bylo testováno uzavření lyofilizovaného trombocytárního lyzátu do vlákenného nosiče s cílem prodloužit uvolňování bioaktivních látek. Amfipatický kopolymer Pluronik F-68 byl použit pro ochranu bioaktivity proteinů. Uvolňování látek trvalo tři týdny a nebylo dosaženo fáze plató, ovšem koncentrace uvolněných látek byla nižší v porovnání s povrchovou adhezí trombocytů. Navíc zde nebyl prokázán vliv na navození osteogenní diferenciace kultivovaných buněk. Z tohoto důvodu byly do vláken uzavřeny osteogenní suplementy, β-glycerol fosfát, dexametazon a askorbát-2-fosfát. Uvolňování suplementů trvalo měsíc. V průběhu experimentu bylo pozorování navození osteogenní diferenciace hMSCs a podpora produkce osteogenních markerů u Saos2 osteosarkomové buněčné linie. Navrhované systémy řízeného uvolňování léčiv, které postupně uvolňují bioaktivní látky, jsou slibné pro kostní tkáňové inženýrství. Navíc 3D vlákenná struktura PCL nosiče zajišťuje zachování přirozené buněčné morfologie v porovnání s morfologicky rovnými 2D kultivačními povrchy. KLÍČOVÁ SLOVA: systém s řízeným uvolňováním léčiv, bezbuněčné nosiče, odstředivé zvlákňování, osteogenní diferenciace, osteogenní suplementy, trombocyty
Abstract v angličtině:
ABSTRACT There are good prospects for bone tissue engineering and therefore researcher is aimed towards the development of cell-free scaffolds. A cell-free scaffold serves as a temporal filling for critical size defects that do not heal spontaneously. Nevertheless, a suitable scaffold composition is yet to be discovered. Moreover, modifications of cell-free scaffolds with a drug delivery system activate the internal healing capacity. Platelets occur in the healing cascade as a natural source of growth factors (GFs), chemokines and cytokines. This autologous source of bioactive compounds enables the substitution of synthetic GFs. The aim of this thesis is to develop a bioactive cell-free scaffold with a drug delivery system supporting the physiological healing of bone defects. The centrifugal spinning method was used to produce nanofibrous poly-ε-caprolactone (PCL) scaffolds. PCL scaffolds were functionalized with different platelet concentrations. Bioactive compounds released from activated platelets were trapped within the formed fibrin net, enabling their gradual release. Improved metabolic activity, proliferation and alkaline phosphatase activity of MG-63 cells and human mesenchymal stem cells (hMSCs) were detected. The release of compounds lasted for two weeks and nearly reached the plateau phase, therefore lyophilized platelet lysate (lyophilisate) was encapsulated in the core of the PCL nanofibers to prolong the bioavailability of encapsulated compounds. An amphiphilic copolymer Pluronic F-68 was used to protect the bioactivity of the lyophilisate. The release lasted for three weeks and did not reach the plateau phase. However, released concentrations of proteins were three times lower compared to platelet adhesion with no observed effect on the osteogenic differentiation of cultured cells. In view of this, further encapsulation of diverse concentrations of osteogenic supplements; β-glycerol phosphate, dexamethasone and ascorbate-2- phosphate was performed in order to induce osteogenic differentiation. The release of these supplements lasted for a month. Induced osteogenic differentiation of cultured hMSCs and promoted osteogenic marker production in Saos2 osteosarcoma cell line were detected. Such drug delivery systems, with gradual drug release, are promising for bone tissue engineering. Moreover, the 3D fibrous morphology of the PCL scaffold ensures the maintenance of natural morphology, compared to flat 2D surfaces. KEY WORDS: drug delivery system, cell-free scaffold, centrifugal spinning, osteogenic differentiation, osteogenic supplements, platelets
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Věra Lukášová 28.33 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Věra Lukášová 197 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Věra Lukášová 195 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Bc. Věra Lukášová 2.44 MB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Michala Rampichová, Ph.D. 283 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Marie Hubálek Kalbáčová, Ph.D. 232 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Lenka Libusová, Ph.D. 150 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Jan Černý, Ph.D. 153 kB