Povrchové úpravy biomateriálů na bázi kolagenu pro medicinální aplikace

Abstract

Výzkum v oblasti biomateriálů zaujímá čím dál větší důležitost s ohledem na jeho aplikace v medicíně jako např. u kloubních náhrad, kochleárních implantátů, srdeční chlopně, čočky, zubní fixaci a tkáňovém inženýrství. V této souvislosti je tkáňové inženýrství interdisciplinární oblastí a výzvou k uspokojení požadavků, jako např. při léčbě kožních poranění, regeneraci nervových tkání nebo transplantaci orgánů. Příprava buněčných systémů na polymerních scafoldech je jednou z nejpoužívanějších technik ve tkáňovém inženýrství, přesto že existuje několik postupů k dosažení obdobných cílů. Tato technika je založena na interakci substrátu se specifickou skupinou lidských buněk. Tento scafold by měl přirozeně vykazovat vynikající biokompatibilitu, řízenou biodegradabilitu a taktéž by měl být schopen absorbovat tělní tekutiny potřebné pro transport živin. Měl by také vykazovat příslušné mechanické vlastnosti jako odolnost a ohebnost. Z těchto důvodů je jako počáteční materiál obvykle zvolen kolagen vzhledem k jeho poměrně vysokému zastoupení u živočichů, kde tvoří přibližně čtvrtinu množství bílkovin a hraje důležitou roli v mnoha biologických funkcích jako tvorba buněk, buněčná adheze a proliferace. Důležitou vlastností každého potenciálního substrátu je jeho interakce s buňkami a tato schopnost je selektivní na povrchu. Úprava plazmatem je v tomto ohledu poměrně účinná a levná metoda, která spočívá v úpravě tenké povrchové vrstvy aniž by došlo ke změně celkových vlastností. Nadto, techniky založené na úpravě v plazmatu jsou ekologicky šetrné. Nicméně, vážným problémem při náhradě tkání je tvorba biofilmu způsobujícího infekci ošetřených oblastí. Tento problém se týká mnoha oblastí lékařství, zejména potom lékařských přístrojů, výrobků určených ke zdravotní péči, stomatologie, oblasti balení potravin a jejich skladování, hygienických pomůcek užívaných v domácnostech a veterinárního lékařství. V oblasti zdravotnictví jsou především nosokomiální infekce příčinou úmrtí nebo invalidity pacientů po celém světě. Infekce je tedy hrozba pro život a také navršuje náklady za léčbu. Účinným způsobem, jak vyřešit tento problém, je vyrobit materiály, které mohou být schopné inhibovat růst patogenních bakterií. To může být dosaženo včleněním antimikrobiální látky do materiálu, která musí mít vysokou schopnost zabíjet bakterie, ale zároveň vykazovat celkově nízkou toxicitu vůči buňkám v organizmu. S ohledem na důležitost a výrazný ekonomický vliv, který tato témata jak ve výzkumném tak každodenním životě představují, zahrnuje tato doktorská práce širokou rešerši o biomateriálech, povrchových analýzách, modifikacích a jejich pokroku v aplikacích tkáňového inženýrství. Mimoto je také podrobně rozebrána základní problematika současné medicíny v oblasti škodlivosti mikroorganismů potenciálně přítomných na implantátech. Výsledky tohoto výzkumu se snaží odkrýt poučné poznatky související s tkáňovými náhradami, úpravou plazmatem, antimikrobiálními biopolymery a růstem lidský tkáňových buněk. Tato disertační práce poskytuje schematický a stručný teoretický přehled doprovázený výsledky získanými z experimentální činnosti a závěrem, který veškeré poznatky sumarizuje. Nakonec, pro jakékoliv další informace jsou přiloženy plné verze publikovaných článků I-III.