Priprava kompozitnih poroznih materijala na temelju bioaktivnog stakla i biorazgradljivog polimera

diplomski rad

• Naslov (engleski): Preparation of composite porous materials based on bioactive glass and biodegradable polymer
• Autor: Marija Kelava
• Mentor: Marica Ivanković (mentor)
• Član povjerenstva: Marica Ivanković (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Leonard Bauer (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Anamarija Rogina (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-09-09, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

Kompozitni porozni materijali kombiniraju različite komponente kako bi se postigla poboljšana svojstva koja nadilaze mogućnosti pojedinačnih materijala. Posebno zanimanje izazivaju kompoziti koji sadrže bioaktivno staklo i biorazgradljive polimere, zbog sposobnosti da simultano osiguraju strukturnu podršku, stimuliraju regeneraciju tkiva i postupno se razgrađuju unutar organizma. Bioaktivno staklo zbog svoje biokompatibilnosti i sposobnosti interakcije s biološkim tkivom ima široku primjenu u regenerativnoj medicini, posebice u obliku trodimenzionalnih nosača za tkivno inženjerstvo. Cilj ovog diplomskog rada je priprema kompozitnih trodimenzionalnih nosača na temelju visokoporozne matrice koja je sačinjena od biostakla te kompozitnih sfera na temelju kitozana. Takvi nosači pripravljeni su metodom repliciranja žrtvovanog predloška (engl. foam replica method). Osnovni zadatak bio je pronaći odgovarajući postupak i najbolje parametre kako bi se sfere uspješno sljepile na staklenu trodimenzionalnu matricu. Prethodnim istraživanjima potvrđeni su optimalni parametri sinteze mikrosfera metodom elektroštrcanja. Prilikom impregnacije sfera na nosač pripremaju se suspenzije 5%, odnosno 10% mase sfera na volumen otapala. Za ljepljenje sfera za nosač pripremljena je otopina natrijevog alginata od 0,5, 1 i 2 mas./vol. %. Uspješnost procesa procijenjena je na temelju gubitka mase nakon žarenja i SEM analizom. Potvrđena je stabilnost nosača od bioaktivnog stakla. Njegova je struktura složena i visokoporozna, hrapave površine što pomaže pri integraciji s biološkim tkivom. Rezultati su pokazali da uzorak BG-1ALG sadrži najdeblju polimernu prevlaku, što ukazuje na optimalnu koncentraciju alginata za postizanje najbolje adhezije mikrosfera. Zaključeno je da je uzorak BG-1ALG-10SF najpovoljniji, kombinirajući adekvatnu količinu sfera i visokoporoznu strukturu, što ga čini pogodnim za primjenu u medicini.

Sažetak (engleski)

Composite porous materials combine different components in order to achieve enhanced properties that exceed the capabilities of individual materials. Composites containing bioactive glass and biodegradable polymers are of particular interest due to their ability to simultaneously provide structural support, stimulate tissue regeneration and gradually degrade within the body. Because of its biocompatibility and ability to interact with biological tissue, bioactive glass is widely used in regenerative medicine, especially in the form of a three-dimensional scaffold for tissue engineering. The objective of this thesis is to prepare composite three-dimensional scaffolds using a highly porous matrix composed of bioglass and chitosan-based spheres. Such scaffolds are prepared using the foam replica method. The primary task was to find suitable procedures and optimal parameters to successfully stick the spheres onto the three-dimensional glass matrix. Previous research has confirmed the optimal parameters for the synthesis of microspheres using the electrospraying method. To impregnate the spheres on to the scaffold, suspensions with 5% or 10% of the sphere mass per volume of solvent are prepared. A sodium alginate solution of 0.5, 1 and 2 w/v % was prepared for glueing the spheres to the scaffold. The effectiveness of the process was evaluated by the loss of mass after annealing and through SEM analysis. The stability of the bioactive glass scaffold was confirmed. Its structure is complex and highly porous, with a rough surface that facilitates integration with biological tissue. The results showed that sample BG-1ALG contains the thickest polymer coating, which indicates the optimal concentration of alginate to achieve the best adhesion of microspheres. It was concluded that the sample BG-1ALG-10SF is the most effective, combining an adequate amount of spheres and a highly porous structure, which makes it suitable for medical applications.

• Ključne riječi: bioaktivno staklo; kompozitni porozni materijali; trodimenzionalni nosač; mikrosfere; kitozan
• Ključne riječi (engleski): bioactive glass; composite porous materials; three-dimensional scaffold; microspheres; chitosan
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:963374
• Projekt: Šifra: UIP-2020-02-6201; Naziv: Pametni sustavi za dostavu lijeka pri liječenju tumora kosti; Naziv: Smart drug delivery systems in bone tumour treatment; Kratica: SmartCar; Voditelj: Anamarija Rogina; Pravna nadležnost: Hrvatska; Financijer: Hrvatska zaklada za znanost; Linija financiranja: Installation Research Projects
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Primijenjena organska kemija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra primijenjene kemije (univ. mag. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-09-24 11:04:33