New Biodegradable Hydrogels

Abstract

Klíčovým nástrojem pro tkáňové inženýrství je "scaffold" - nosič podporující buňky v jejich růstu, proliferaci a dělení. Materiály, ze kterých je nosič připraven, mohou být polymerního charakteru, uhlíková nanovlákna, keramické nebo kovové materiály. V předložené dizertační práci popisuji syntézu a charakterizaci nových biodegradovatelných hydrogelů obsahujících selektivně štěpitelná síťovadla a biodegradovatelného nanovlákenného nosiče na bázi glykogenu, potenciálně využitelného v tkáňovém inženýrství. V poslední části práce popisuji hydrogel modifikovaný serotoninem, nabízející možnost léčby poranění páteře pomocí buněčné terapie. Disertace je rozdělená do čtyř částí, publikovaných v impaktovaných časopisech. V první části popisuji hydrogel na bázi 2-hydroxypropylmethakrylamidu (HPMA), selektivně štěpitelného při pH < 7,4, ale stabilního při vyšších hodnotách pH. Selektivní degradability bylo dosaženo použitím nově připraveného síťovadla, štěpitelného při nižších hodnotách pH. Rychlost degradace může být regulována množstvím síťovadla a hodnotou pH. Využití hydrogelu může být v přípravě jícnových stentů nebo jako nosiče pro cíleně uvolňovaná léčiva. Druhá část popisuje reduktivně biodegradovatelný hydrogel též na bázi HPMA, zesíťovaný sloučeninou na bázi 6,6'-dithiodinikotinové kyseliny,...

The key tool for tissue engineering is the scaffold that supports cells for new tissue growth. Materials used for creating scaffolds are based on polymeric materials, carbon nanofibers, ceramics, and metals and their alloys. In my thesis, I describe the synthesis and characterization of new biodegradable hydrogels containing biodegradable crosslinks and biodegradable nanofibrous materials intended for scaffolds for tissue engineering. I also describe the preparation of macroporous hydrogels intended for neural tissue healing. In the first portion of this thesis, I examine a hydrogel based on a pH- responsive crosslinker. This hydrogel is stable at basic and neutral pHs but is degradable at pH < 7.4. The degradation rate of this hydrogel can be tailored. This hydrogel can be utilized as an esophageal stent or as a targeted drug release system in the stomach. The second portion of this thesis focuses on a biodegradable hydrogel designed for neural tissue repair. This hydrogel is composed of copolymers of N-(2- hydroxypropyl)methacrylamide and a newly synthesized biodegradable crosslinker based on 6,6'-dithiodinicotinic acid. This hydrogel can be stored in a neutral environment without degradation. Its long-term storage capability is another great advantage for clinical applications. During storage,...