Tato diplomová práce se zabývá charakterizací 3D porézních kolagenových pěn obsahující vybraná antibakteriální činidla. V literární části jsou shrnuty dosavadní poznatky o biomateriálech a biopolymerech se zaměřením na kolagen a chitosan. Dále jsou v ní popsány antibakteriálních vlastnosti nanočástic v kontextu s využitím selenových nanočástic jako antibakteriální činidla. Pro potřeby této práce byla vybrána antibakteriální aditiva dvojího typu – biopolymerní chitosan a selenové nanočástice. 3D porézní struktury bylo dosaženo metodou lyofilizace. Mechanické vlastnosti biopolymerní matrice byly podpořeny síťováním v prostředí chemického síťovadla na bázi karbodiimidu. K charakterizaci připravených kolagenových pěn byly použity především fyzikálně chemické metody. Na analýzu mikrostruktury a velikosti pórů, vizualizaci nanočástic a jejich distribuci v testovaných materiálech byla využita rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) spolu s energiově disperzní analýzou (EDX). Parametry jako je porozita, botnací poměr, úbytek hmotnosti při degradaci ve vodném prostředí a v prostředí enzymů byly zjištěny vhodnými gravimetrickými metodami. Ovlivnění chemické struktury kolagenové matrice před a po přidání antibakteriálních aditiv bylo sledováno za pomocí metody zeslabeného úplného odrazu infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (ATR FTIR). Procentuální uvolnění nanočástic z testovaných vzorků bylo sledováno pomocí optické emisní spektroskopie s indukčně vázanou plazmou (ICP OES). K zhodnocení antibakteriálních vlastností testovaných materiálů byly použity především difúzní agarová disková metoda a makrodiluční bujónová metoda. Provedeným výzkumem jsme zjistili vliv přídavku antibakteriálních činidel na strukturu a některé vlastnosti 3D kolagenových matric. Výsledky antibakteriálních testů ukázaly pozitivní vliv chitosanu i selenových nanočástic na inhibici růstu bakterií v závislosti na koncentraci přidaných aditiv. Navržené materiály mohou být využity pro biomedicínské aplikace především v oblastech zabývající se regenerací měkkých tkání.

Úprava biomasy je jedním z nejdůležitějších problémů v moderních přírodních vědách, protože je základní kategorií týkající se zemědělství, potravinářství, ekologie, zpracování odpadu a biotechnologie. Ať už živočišného, rostlinného nebo mikrobiálního původu, biomasa představuje obrovský zdroj surovin jako potravin, čistých chemikálií, bioaktivních molekul atd., jejichž izolace, charakterizace a formulace může vést k zajímavým novým produktům určeným pro lidskou spotřebu, nebo jako nový materiál v biomedicíně. Předložená studie byla zaměřena na výzkum dvou druhů biomasy - kuřecí kůže jako zdroje kolagenu t a biomasy mikrořasy Chlorella sorokiniana obohacené selenomethioninem (SeMet). V první části práce byl z kuřecí kůže izolován, identifikován a charakterizován kolagen typu I. Molekulární vlastnosti kuřecího kolagenu byly analyzovány a srovnány s jinými kolageny z živočišných kůží. Pro molekulární charakterizaci kolagenu byla použita viskosimetrie a ultrazvuková spektroskopie. Ultrazvukovou spektroskopií bylo zjištěno, že disagregace a zkapalňování hovězího kolagenu začíná při teplotě 40 °C, zatímco u kuřecího kolagenu začíná až při 50 °C. Viskosimetrie dále potvrdila vyšší tepelnou stabilitu kolagenu z kuřecí kůže, jeho denaturační teplota byla 50 °C, což je rovněž o deset stupňů více než u hovězího kolagenu. Kuřecí kolagen obsahuje dvakrát vyšší množství lysinu, což poskytuje tepelnou stabilitu kolagenu. Na základě získaných výsledků lze říci, že vzhledem ke své vysoké tepelné stabilitě a vhodnému aminokyselinovému složení, kuřecí kůže může být použita jako alternativní zdroj kolagenu typu I s aplikacemi v potravinářském průmyslu a biomedicíně. Druhá část práce byla zaměřena na obohacení biomasy zelené mikrořasy C. sorokiniana selenomethioninem. Experimentální část byla provedena v Laboratoři biotechnologie řas na Univerzitě Huelva ve Španělsku. Cílem první části experimentů bylo studovat vliv selenu na životaschopnost řas, morfologii buněk a akumulaci SeMet v biomase mikrořasy kultivované v dávkových kulturách. Subletální koncentrace Se v živném médiu, 40 mgL-1 (212 M), snížila rychlost růstu o 25 % ve srovnání s kontrolní kulturou. Hodnota EC50 45 mgL-1 (238,2 M) byla stanovena pro selenan. Ultrastrukturální studie ukazovaly na strukturální změny chloroplastu (granulární stroma, redukce thylakoid). Elektroforéza proteinů z biomasy mikrořasy ukazuje, že Se ovlivňuje expresi genu enzymu Rubisco. C. sorokiniana byla schopna akumulovat až 140 mgkg-1 SeMet během 120 h kultivace. Další část experimentální práce byla zaměřena na obohacování biomasy mikrořasy C. sorokiniana selenomethioninem během kontinuální kultivace s použitím 2,2 L bioreaktoru v kultivačním médiu s přídavkem koncentrace selenu v rozmezí od 5 do 50 mgL-1. C. sorokiniana rostla stejně ve všech testovaných koncentracích selenu kromě koncentrace 50 mgL1, která byla již po krátké době kultivace letální. Během kontinuální kultivace se 40 mgL-1 selenu, bylo získáno maximálně 246 gL-1 selenomethioninu denně. Výsledky ukazují, že kultivace v dávkových kulturách a dlouhodobá kontinuální kultivace mikrořasy C. sorokiniana pro získaní biomasy obohacené SeMet je možná pečlivým výběrem podmínek kultivace a subletálních koncentrací selenu v živném médiu.

CHARLES UNIVERSITY and HASSELT UNIVERSITY / tUL Doctoral dissertation Collagen structures from cell culture to intact tendon ABSTRACT Author: Daniel Hadraba Promoters: Assoc. Prof. Karel Jelen | Charles University Prof. Marcel Ameloot | Hasselt University Co-promoters: Dr. Frantisek Lopot | Charles University Prof. Virginie Bito | Hasselt University Annotation Author: Ing. Mgr. Daniel Hadraba Doctoral thesis title: Collagen structures from cell culture to intact tendon Year: 2010 - 2017 Doctoral program: Doctor of Biomechanics at Charles University Doctor of Biomedical Science at Hasselt University / transnational University Limburg Departments: Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Dept. Biophysics | Hasselt University Promoters: Assoc. Prof. Karel Jelen | Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Prof. Marcel Ameloot | Hasselt University / transnational University Limburg Co-promoters: Dr. Frantisek Lopot | Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Prof. Virginie Bito | Hasselt University / transnational University Limburg Bibliography details: Pages 102 Figures 30 Tables 2 Equations 17 Keywords: tendon, collagen, crimps, orientation, aging,...

CHARLES UNIVERSITY and HASSELT UNIVERSITY / tUL Doctoral dissertation Collagen structures from cell culture to intact tendon ABSTRACT Author: Daniel Hadraba Promoters: Assoc. Prof. Karel Jelen | Charles University Prof. Marcel Ameloot | Hasselt University Co-promoters: Dr. Frantisek Lopot | Charles University Prof. Virginie Bito | Hasselt University Annotation Author: Ing. Mgr. Daniel Hadraba Doctoral thesis title: Collagen structures from cell culture to intact tendon Year: 2010 - 2017 Doctoral program: Doctor of Biomechanics at Charles University Doctor of Biomedical Science at Hasselt University / transnational University Limburg Departments: Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Dept. Biophysics | Hasselt University Promoters: Assoc. Prof. Karel Jelen | Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Prof. Marcel Ameloot | Hasselt University / transnational University Limburg Co-promoters: Dr. Frantisek Lopot | Dept. Anatomy and Biomechanics | Faculty of Physical Education and Sport | Charles University Prof. Virginie Bito | Hasselt University / transnational University Limburg Bibliography details: Pages 102 Figures 30 Tables 2 Equations 17 Keywords: tendon, collagen, crimps, orientation, aging,...

Deafblindness is a combined impairment of vision and hearing with an incidence of about 1: 8000 children and 1: 5500 adults. The most common genetic causes are the Stickler (STL) and Usher (USH) syndromes. The main goal of this work is to provide an up-to-date overview of STL and USH in the Czech and Slovak Republic (CR and SR), to determine the correlations between the genotype and phenotype in our population and the associated diagnostic criteria. Using sequencing and MLPA we examined 45 patients from 28 families for suspected STL. We found potentially causal variants of STL genes in 39 patients from 22 families. Fifteen different COL2A1 variants (8 being novel) were found in 28 patients from 18 families and 4 novel COL11A1 variants were found in 11 patients from 4 families. We identified the cause of the disease in 79 % of the families. The USH study involved 30 patients from 27 families. The most frequent cause was USH2A pathogenic variants, i.e. 19 variants in 14 families, 9 being novel. Less common were pathogenic variants in MYO7A (6 variants in 3 families, 5 being novel), USH1C and CDH23 (3 variants, 2 being novel, in 2 families both) genes. In 2 families, compound heterozygosity was found for variants in two different USH genes. The deafblindness etiology was clarified for 24 patients from...

Předkládaná disertační práce se zabývá charakterizací, zpracováním a gelací rozpustného kolagenu. Literární rešerše shrnuje postavení kolagenu na trhu s transplantáty, jeho aplikace a jednotlivé typy kolagenu. Detailně jsou rozebrány jednotlivé metody charakterizace rozpustného kolagenu a způsoby jeho gelace. Experimentální část je rozdělena na dvě podkapitoly. První podkapitola experimentální části se zabývá rozpouštěním a gelací rozpustného kolagenu v natlakované CO2 atmosféře. Proti jiným podobným metodám, metoda pracuje na poměrně nízkém tlaku (do 0.9MPa) a je bezpečná z pohledu denaturace kolagenu neboť funguje za nízké teploty blízké 0°C. Tímto způsobem mohou být průhledné gely, obsahující velmi tenká vlákna kolagenu, vytvořeny mnohem rychleji než za použití konvenčních metod. Rychlost gelace a transparentnost dává konceptu potenciál v oblasti oftalmologie a měla by přinést podstatné výhody pro injektovatelné produkty, vytváření mikro kuliček a 3D tisk. Druhá část popisuje unikátní charakterizaci rozpustného kolagenu v nativním stavu pomocí metody průtokové frakcionace s víceúhlovým rozptylem světla (AF4-MALS). Získaná molekulová hmotnost (při nejvyšší detekované koncentraci) odpovídá předpovězené hmotnosti a nativní i denaturovaný kolagen lze snadno rozeznat v konformačním grafu. Tato nová metoda poskytuje konzistentní a stabilní výsledky ve srovnání s ostatními zavedenými metodami. Metoda může být použita pro optimalizaci kvality výtěžků během výroby rozpustného kolagenu, nebo pro citlivou detekci denaturace během zpracování kolagenu.

The diploma thesis deals with the treatment of polycaprolactone (PCL) nanofibers. PCL fibers were subjected to the deposition of plasma amine polymers in a low pressure pulsed radiofrequency capacitively coupled discharge using cyclopropylamine monomer (CPA). Collagen as an extracellular matrix (ECM) protein was immobilized and cell proliferation on the modified nanofiber surface was monitored. Untreated PCL fibers were also subjected to the deposition of an antibacterial copper layer, and the fibers were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and energy dispersive spectroscopy (EDX).

This thesis focuses on testing and improving Ti-6Al-4V ELI biomaterials, which are currently one of the most used titanium alloys in biomedicine (predominantly in orthopaedics and dentistry), in cooperation with research institutions and private companies developing and producing such materials. The metallic samples were previously modified by plasma electrolytic oxidation (PEO) with use of electrolytes of a different composition to induce development of a homogeneous TiO2 layer on its surface. In vitro interactions of human osteoblast-like cell line Saos-2 with the surface of Ti-6Al-4V ELI alloy samples are investigated. Initial cell attachment, spreading, morphology, cell population density, viability, calcium deposition and expression of selected osteogenic markers, e.g. collagen type I, alkaline phosphatase and osteocalcin, were evaluated on cultured cells. The cells behavior were then correlated with physicochemical properties of the material surface, such as its topography, roughness, wettability, surface layer chemical composition etc. The results are also compared with those obtained in cells cultured on control samples of untreated alloys as well as microscopic glass coverslips and bottom of standard polystyrene cell culture wells. The aim of this thesis is to select the most promising...