Syntéza fluorovaných hydrogelů a jejich zobrazování pomocí magnetické rezonance.

Abstract

This thesis focuses on the preparation and optimization of fluorinated hydrogels based on a modified polymer containing aldehyde groups and chitosan. The aim was to develop stable and mechanically suitable hydrogels with potential application in magnetic resonance imaging (MRI). Within the optimization process, parameters such as the polymer-to-chitosan weight ratio, degree of aldehyde modification, fluorine content in the polymer, and gelation conditions were investigated. Rheological characterization using oscillatory tests confirmed the gel-like nature of the prepared materials, with dominant elastic behavior (G′ > G″) and stable mechanical properties across a broad range of frequencies and strains. The dynamic nature of the hydrogel network was further verified by frequency sweep and stress relaxation tests, which demonstrated distinct relaxation behavior compared to permanently crosslinked hydrogels of similar composition. MRI measurements showed that fluorinated hydrogels-particularly those containing 50% fluorine (F50) exhibited significantly higher signal intensity in ¹⁹F MRI and a markedly increased signal-to-noise ratio (SNR) compared to reference solutions. This effect was attributed to the high local concentration of fluorine groups and the stable structure of the hydrogel....

Tato diplomová práce se zabývá přípravou a optimalizací fluorovaných hydrogelů založených na modifikovaném polymeru obsahujícím aldehydové skupiny a chitosanu. Cílem bylo připravit stabilní a mechanicky vhodné hydrogely s potenciálním využitím pro zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI). V rámci optimalizačního procesu byly studovány parametry jako hmotnostní poměr polymeru a chitosanu, stupeň modifikace aldehydovými skupinami, obsah fluoru v polymeru a podmínky gelace. Reologická charakterizace pomocí oscilačních testů potvrdila gelový charakter připravených materiálů s převahou elastické složky (G′ > G″) a stabilním mechanickým chováním v širokém frekvenčním i deformačním rozsahu. Dynamická povaha sítě byla dále ověřena prostřednictvím frekvenčního sweepu a relaxačních testů, které prokázaly rozdíly v relaxačním chování oproti permanentně zesíťovaným hydrogelům stejného složení. Výsledky měření magnetickou rezonancí ukázaly, že fluorované hydrogely - zejména s 50% obsahem fluoru (F50) - vykazují výrazně vyšší signál v ¹⁹F MRI a vyšší poměr signálu ku šumu (SNR) ve srovnání s referenčními roztoky. Tato skutečnost byla přičítána vysoké lokální koncentraci fluorových skupin a strukturální stabilitě hydrogelu. Měření relaxačních časů dále prokázalo, že hydrogely mají nižší hodnoty T₂ ve...