Nanokompozyty na bazie chitozanu modyfikowane różnymi formami
grafenu do zastosowań biomedycznych
W rozprawie podjęto się opracowania biomimetycznych nanokompozytów opartych na chitozanie, przeznaczonych do leczenia ubytków tkanki kostnej i chrzęstnej. Część teoretyczna zawierała przegląd literatury dotyczącej chitozanu, otrzymywania hydrożeli, poliuretanosacharydów i grafenu. Ze względu na efekt stymulacji różnicowania komórek macierzystych grafen jest testowany jako materiał do regeneracji tkanek. Cel i tezy pracy: możliwe jest poprzez dobór odpowiednich sieciowników oraz warunków syntezy otrzymanie nanokompozytów na bazie chitozanu i pochodnych grafenu o takich właściwościach fizykochemicznych i biologicznych, które pozwolą na zastosowanie ich jako podłoża do zastosowań biomedycznych. W części doświadczalnej opisano metody syntezy pochodnych tlenku grafenu, otrzymywanie podłoży i metody analizy ich właściwości. Przedstawiono rezultaty badań i ich dyskusję. Po zbadaniu wpływu na matrycę polimerową GO i rGO zaproponowano metodę otrzymywania podłoża poprzez samoorganizację składników nanokompozytów. Hierarchiczne podłoże uzyskano przez wprowadzenie mikrowlókniny do hydrożelu. Wysokowytrzymałe, dwuwarstwowe podłoża do regeneracji stawów otrzymano poprzez wprowadzenie do struktury chitozanu syntetycznych jednostek (poliuretanosacharydy). Pierwszą warstwę, która umożliwiała osteogenezę, zmodyfikowano ceramiką, a drugą, dedykowaną dla tkanki chrzęstnej, tlenkiem grafenu.
Chitosan-based nanocomposites modified with various forms of graphene
for biomedical applications
This thesis aimed at the development of biomimetic nanocomposites scaffolds for tissue engineering. The scope of research included selection of manufacturing methods, as well as physicochemical and biological analysis of the developed systems. In the literature background properties of chitosan were discussed. Next subchapter of this part, gives insight into synthesis methods of chitosan-based polyurethanes. Also, the use of graphene family material in tissue engineering was discussed. In the experimental parts, manufacturing and characterization methods were described in details. Next, research resulted were given. The effect of GO and rGO on the chitosan matrix was studied. Three types of porous scaffolds were manufactured: nanocomposite (simultaneous reduction of GO and self-organization of components), hierarchical hydrogels with woven and high-strength scaffolds for regeneration defects in knee- joint. The properties of chitosan were modified by incorporating synthetic units into the structure to form polyurethanes. Two-layer scaffolds were obtained. The first layer allowing angio- and osteogenesis was made of material modified with ceramics, and the second layer dedicated for cartilage tissue, from an analogous biomaterial reinforced with graphene oxide.
