Nanostrukturované povrchy pro biolékařské aplikace

Abstract

Předkládaná práce se věnuje nanostrukturovaným tenkým vrstvám nanášeným pomocí magnetronového naprašování a plynně agregačních zdrojů nanočástic, a to zejména s ohledem na jejich využití pro biolékařské aplikace. Nejprve byla testována možnost využití plazmových polymerů pro přípravu antibakteriálních povlaků. Bylo ukázáno, že naprašovaný nylon 6,6 může být impregnován antibiotikem. Postupné uvolňování antibiotik z takto připravených rezervoárů může být laděno jejich tloušťkou, chemickým složením nebo přidanou bariérovou vrstvou. Druhý typ studovaných antibakteriálních vrstev je založen na kovových nanočásticích překrytých tenkou vrstvou naprašovaného PTFE. Je ukázáno, že vhodnou volbou množství nanočástic a tloušťky fluorouhlíkové překryvové vrstvy lze dosáhnout značného antibakteriálního účinku takovýchto nanokompozitních vrstev při současném zachování jejich biokompatibility. Bylo ověřeno, že antibakteriální účinek nanokompozitních povlaků na bázi kovových nanočástic, zapuštěných v plazmovém polymeru, je možno dále zvýšit jejich impregnací antibiotikem. Nanočásticové zdroje byly také využity pro studium dvousložkových vrstev s 2D gradientním charakterem. Byl vyvinut jednoduchý analytický model umožňující popis a návrh těchto nano-materiálů, přičemž jeho vhodnost byla experimentálně ověřena na 2D...

Nanostructured thin films deposited by magnetron sputtering and gas aggregation sources of nanoparticles are studied especially with regards to their use in biomedical applications. The possibility of using plasma polymers for the preparation of antibacterial coatings is tested first. It is presented that sputtered nylon 6,6 films may be impregnated by antibiotics. The subsequent release of antibiotics from such prepared reservoirs may be tuned by their thickness, chemical composition, or by an additional barrier layer. The second studied type of antibacterial coatings is based on metallic nanoparticles overcoated with sputtered PTFE. It is shown that by a proper choice of the number of nanoparticles and thickness of fluorocarbon overlayer, a significant antibacterial effect can be achieved while maintaining the biocompatibility of produced nanocomposite coatings. The possibility to enhance the antibacterial effect by impregnation of plasma polymer/nanoparticle nanocomposites by antibiotics is also verified. Nanoparticle sources are used to study two-component films with 2D gradient character, too. A simple analytical model is developed allowing description and design of such nanomaterials. Its suitability is experimentally verified on 2D gradients combining Ag and Cu nanoparticles. Finally, an original...