No description available.

Předložená diplomová práce se zabývá charakterizací vlastností kolagenu po působení různých fyzikálních a chemických podmínek. Jejím cílem je popsat změny struktury kolagenu způsobené jeho modifikací, zhodnotit dopad těchto změn na další použití kolagenu a výběr vhodné metody pro determinaci vlastností kolagenu. V literární rešerši je popsána chemická struktura kolagenu, jeho využití jako biomateriálu, stabilita kolagenu a způsoby určení stupně porušení nativní kolagenní struktury. V experimentální části jsou vodné roztoky hovězího kolagenu typu I modifikovány působením různých podmínek - různé intenzity a délky dezintegrace (1 minuta při 6 000 otáčkám až 5 minut při 14 000 otáčkách), různé teploty přípravy (4 °C, pokojová teplota a 30 °C), různou dobou přípravy (1 až 5 dní), působením světla (1 až 14 dní) a úpravou pH (4 až 8). Za účelem popsání struktury kolagenu a změn, k nimž došlo během modifikace kolagenních vzorků působením různých podmínek jsou kolagenní roztoky analyzovány UV VIS spektrometrií a infračervenou spektrometrií. UV-VIS spektrometrií byly analyzovány barevné produkty reakce volných aminoskupin přítomných v kolagenu s vhodným činidlem. Jako činidlo byl použit vodný roztok kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové a roztok ninhydrinu v alkoholu. V případě FT-IR spektrometrie byly kolagenní vzorky analyzovány buď v podobě KBr tablet nebo pomocí ATR techniky v podobě filmů. Pro vyhodnocení změn ve struktuře kolagenu byla využita dekonvulace amidu I, jednoho z charakteristických pásů v infračerveném spektru kolagenu, který leží v oblasti 1590 - 1720 cm-1. Na základě snímků pořízených pomocí SEM byla porovnána morfologie kolagenních vzorků. V souladu s teoretickými předpoklady bylo zjištěno, že k nejvýraznějšímu porušení kolagenní struktury dochází při dlouhodobém stání kolagenního roztoku na světle. Podstatné změny způsobuje i zvýšení teploty a téměř žádný vliv na strukturu kolagenu nemá intenzita dezintegrace kolagenního roztoku. V případě zvýšení pH, byly vzorky do pH 5 stabilní a homogenní, ale poté docházelo k oddělení kolagenní fáze a srážení kolagenu, což ovlivnilo a zkreslilo UV-VIS analýzu. Nejlepších vlastností dosahují vzorky zamražené čerstvě po přípravě, dezintegrované 4 minuty při 14 000 otáčkách při 30 °C a beze změny pH. Na základě výsledků analýz se jako vhodné metody pro stanovení stupně porušení kolagenní struktury ukázala UV VIS spektrometrie s využitím kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové v kombinaci s infračervenou spektrometrií kolageních filmů.

The aim of the presented work is the study and biochemical characterization of some modified collagen materials (prepared on Institute of Material Science, Faculty of Chemistry, BUT), optimalization of collagen isolation from various types of animal tissues and testing of isolated collagen stability. First, isolation of collagen from five different animal tissues was performed with satisfactory yields. The concentration of total proteins was measured by Biuret and Hartree – Lowry method, the concentration of free amino groups was measured by TNBSA method. Protein analysis in colllagen preparatives was peformed by vertical electrophoresis PAGE-SDS and by microfluidic electrophoretic system Experion for comparison. Further purification and separation of collagen isolates by gel permeation chromatography was tested too. To detailed characterization thermal stability of collagen specimens was performed by high performance ultrasonic spectroscopy. Biological stability of collagen was tested in model physiological conditions.

Předložená diplomová práce v teoretické části shrnuje základní fakta o kolagenu, bílkovině, která je nejrozšířenější v lidském organismu a oxidované celulóze používané v medicíně po několik desetiletí. Hlavním tématem této časti je síťování kolagenu, které je důležitým faktorem pro stabilizaci kolagenu podporující odolnost proti jeho degradaci. Jako síťující činidlo lze použít právě oxidovanou celulózu, která má kromě hemostatického účinku i funkční karboxylové skupiny vhodné k síťování proteinů. Praktická část práce byla zaměřena na sledování vzájemného chování směsí roztoků oxidované celulózy a kolagenu. Filmy či pěnové lyofilizáty připravené z těchto polymerních směsí by mohly sloužit jako účinná hemostatika nebo jako antibakteriální krytí ran podporující hojení. Byla zvolena řada hmotnostních poměrů mezi kolagenem a oxidovanou celulózou (9:1, 3:1, 5:3, 1:1, 1:2, 1:3, 1:9) se zachováním konstantního množství kolagenu, ale se vzrůstajícím množstvím celulózy. Jejich schopnost chemicky se vázat a umožnit tak vznik amidových vazeb mezi volnými aminovými skupinami kolagenu a karboxylovými skupinami oxidované celulózy byla sledována pomocí dvou UV-VIS spektroskopických metod, které využívají barevné reakce chemického činidla (ninhydrinu či 2,4,6 trinitrobenzensulfonové kyseliny) se zbylými volnými aminovými skupinami kolagenu. Karboxylové skupiny oxidované celulózy byly navíc aktivovány jak v polymerním roztoku tak i ve formě filmu směsí činidel 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu a N hydroxysukcinimidu (EDC/NHS). Pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FT-IR) byly vyšetřeny změny vzorků na úrovni sekundární struktury kolagenu. Stabilita připravených směsí byla sledována ve formě filmu pomoci hydrolytické degradace při 37 °C. Morfologické změny na dvou typech lyofilizovaných vzorků, vymražených rychle při 196 °C nebo pomaleji při -30 °C, byly sledovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Při přípravě polymerních směsí se obě složky (kolagen i celulóza) se vzrůstajícím obsahem celulózy srážely až do poměru 1:1. UV-VIS analýzy potvrdily pokles volných –NH2 skupin poukazující na síťování kolagenu s celulózou shodně s nárůstem odolnosti vůči hydrolytické degradaci získané z měření úbytků hmotností připravených filmů. Od poměru 1:2 se složky již nesrážely, polymerní roztok byl homogenní, ale z důvodu nárůstu počtu volných aminových skupin od tohoto poměru výše lze usoudit, že celulóza fungovala v malém obsahu pouze jako fyzikální síťovalo a po dosažení rovnovážného stavu s kolagenem funguje spíše jako rozpouštědlo. Tímto způsobem zřejmě mohlo dojít ke změnám kolagenu až na úrovni sekundární struktury zaznamenané pomocí FT-IR. Aktivace karboxylových skupin celulózy činidly EDC/NHS nebyla prokázána. Poměry složek ovlivnily i porozitu a velikosti pórů připravených lyofilizátů určených pomocí SEM. Do poměru 1:1 byla porozita skafoldů vymražených kapalným dusíkem mezi 46 – 60 %, po dalším přidání celulózy stoupla až na 81 % (u poměru 1:9). Průměrná velikost pórů samotného kolagenu byla velice malá (14 ± 5 m), oproti oxidované celulóze (79 ± 24 m), proto přídavek celulózy vždy zvýšil velikost pórů na cca 55 m s výjimkou poměru 1:9, mající vysokou průměrnou velikost pórů (186 ± 76 m) a velmi pravidelnou strukturu připomínající včelí plást, kterou má i samotná celulóza.

Cílem předložené diplomové práce byla in-situ příprava stříbrných nanočástic na kolagenové matrici jako antibakteriálního povlaku a studie vlivu podmínek přípravy na vlastnosti nanočástic, zejména jejich velikost, tvar, homogenita jejich distribuce a antibakteriální aktivita. V rámci práce byla rovněž sledována kinetika redukce stříbrných nanočástic z dusičnanu stříbrného a vliv teploty na její průběh. Připravený materiál a jeho vlastnosti byly analyzovány pomocí různých technik. UV-VIS absorpčních vlastností stříbra bylo využito pro kinetické studie redukce a uvolňování nanočástic. Pomocí rastrovací elektronové mikroskopie byla vyhodnocena homogenita stříbrného povlaku a přibližná velikost částic a jejich aglomerátů. Velikostní distribuce nanočástic byla pak přesně stanovena pomocí dynamického rozptylu světla. Pomocí infračervené spektrometrie s Fourierovou transformací s technikou úplného zeslabeného odrazu byla sledována interakce stříbra s funkčními, zejména karboxylovými skupinami. Termogravimetricky byla stanovena tepelná stabilita a procentuální obsah stříbra v materiálu. Vliv AgNPs povlaku na 3D strukturu kolagenního scaffoldu a fázový kontrast pro 3D zobrazovací techniky byl zkoumán pomocí rentgenové výpočetní nanotomografie. V neposlední řadě byla také stanovena antibakteriální aktivita připraveného materiálu a její závislost na koncentraci stříbra.

The aim of the proposed diploma thesis is to optimize the procedure of collagen isolation from animal tissues and methods for molecular characterization of isolates. In experimental part, isolations of collagens from animal tissues (chicken, hen, carp, and pork skin) were performed. Total protein concentration was determined by Biuret method and by TNBSA method. Both methods were used also in order to study physiological and thermal stability of the isolates under model conditions. Isolated collagens were characterized at molecular level using PAGE–SDS and microfluidic electrophoresis. Further, amino acids composition and microelement content were analyzed. Finally, the stability of isolated collagens in several types of simulated physiological and pathological conditions was tested too. During isolation relatively sufficient collagen yields were obtained (about 15 % of purified collagen per original mass of biological material). In all analyzed tissues Type I collagen was found. Thermal stability of individual samples differed according to biological source type and tissue age. Viscosimetry measurements confirmed higher stability in collagen samples of older animals. Collagenase exhibited the lowest degradation effect to bovine collagen, while selected mixed microbial hydrolases differed according to enzyme preparative type. Incubation of collagen isolates with selected human pathogens confirmed higher resistance of bovine collagen to biofilm formation when compared with the chicken one.

The aim of this study was to assess selected analytical values (water content, fat, protein, collagen and salt parts) in chosen meat products ( at least 50 pieces of product) using NIR methods. There were chosen five kinds of meat product as a studying material ham sausage ("špekáček"), sausage ("vídeňský párek"), salami ("gothajský salám"), salami ("vysočina"), bacon ("anglická slanina") from ten different manufacturers from the Czech Republic. The results showed that "vysočina" was the most fatty and salty, with a maximum content of collagen and the smallest water content. "Vídeňský párek" contained the most water, but positively it was the least fatty and salty. "Gothajský salám" was evaluated as the lowest one within the quality because the results confirmed the lowest average of protein content. The smallest content of collagen was detected by "anglická slanina" and at the same time there was the maximum variability in water content, fat content , protein and collagen as well. The most negatively correlated water and fat.There exists extremely high dependence with "anglická slanina", "gothajský salám","špekáček" and this relation is presented as very high in statistical significance (p0,001). Similar results and statistical significance (p0,001) were detected between fat and protein with "anglická slanina".

Diploma thesis deals with developing and testing of revitalization program which has positive effect on Cellulite-dermopanniculosis deformans. The research presents and evaluates results of revitalization program which took 6 months. Analysis of technical terms, that are closely related to cellulite, is presented in the theoretical part. There are presented views of Czech and foreign experts who deal with issues of cellulit. At the end of theoretical part we focused on available revitalizing methods that are aiming to elliminate cellulit. Experimental investigation was carried out on 60 women who were divided into experimental and control groups. Results are statisticaly processed in the form of graphs and tables and acompanied with discussion.

Diplomová práce se zabývá přípravou trojrozměrných porézních kolagenových kompozitních nosičů pro tkáňové inženýrství kostí a studiem vlivu přídavku biokeramických částic na morfologické, biomechanické a biologické vlastnosti. Teoretická část popisuje biomateriály a biokeramické částice používané pro nosiče v tkáňové inženýrství kostí a jejich metody výroby. Pokud jde o experimentální část, byly vzorky připraveny metodou lyofilizace. Testovaným materiálem byl kolagen typu I z prasečího a hovězího zdroje, který byl kombinován s hydroxyapatitem a směsí -fosforečnanu vápenatého s -fosforečnanem vápenatým v poměrech 1 : 1, 1 : 2 a 2 : 1. Byl hodnocen vliv rozpustnosti a velikosti částic na morfologii, mechaniku a biokompatibilitu nosičů. Přidání biokeramických částic změnilo morfologii vzorků. Velikost pórů se snížila, zatímco pórovitost byla ve všech testovaných vzorcích téměř stejná. Biokeramické částice také způsobily, že kolagenová matrice nosičů byla méně hydrofilní, a navíc dokázaly stabilizovat nosiče proti působení enzymatické degradace. Biomechanické vlastnosti vzorků byly testovány v suchém i mokrém stavu. V suchém stavu dosáhl nejvyšší pevnosti v tlaku čistý bovinní kolagenový nosič, naopak v hydratovaném stavu, dosáhly nejvyšší hodnoty vzorky obsahující biokeramické částice. Žádný ze vzorků nebyl cytotoxický a nejvhodnější prostředí pro buněčnou adhezi a proliferaci bylo v čistém bovinním kolagenovém nosiči a také v kolagenovém kompozitním nosiči s poměrem HAp : -TCP : 1 : 1.

Collagen, the most abundant protein of connective tissues, in various forms has a wide applications due to their diverse biological and chemical properties. One of the forms are collagen hydrogels, which are considered very suitable material for applications in tissue engineering, because they are able to provide biodegradable scaffolds that its properties correspond with living tissues. These systems are used for example as scaffold for targeted drug delivery with controlled release, in combination with cells can be used for the regeneration and reconstruction of tissues and organs. Heating the aqueous solution of collagen leads to spontaneous self-assembly process to variously distributed fibrillar structures, which are at a later stage of fibrillogenesis prerequisite for creating a three-dimensional supporting network, which is the basic building block of the gel. The resulting properties of the hydrogel depend not only on its structure, but also on the conditions which cause self-assembly process. Hydrogels were performed at 37 ° C and physiological pH. Studied structural variable was the concentration of collagen. So far, for the research of self-assembly were used spectrometric methods, which only provide information about kinetics of morphogenesis. In this work to study the kinetics of collagen I self-assembly were used rheological methods, which additionally give information about viscoelastic properties of the resulting material. The obtained experimental data confirmed two-step process of collagen I fibrillogenesis consisting of nucleation and growth process. Rheological hydrogels collagen behaved as a nonlinear yield-pseudoplastic. An attempt was made to molecular interpretation of the results. Using two-parametric Avrami equation was determined the rate of self-assembly for each concentration of collagen and the value of Avrami exponent determining the shape of produced units. The prepared hydrogels were subjected to increasing shear stresses (strain amplitude, shear rate). Larger amplitudes leads to collapse of the hydrogel structure, which is able to again partially regenerated.