Tenké filmy z biokompatibilních a biodegradabilních polymerů mají řadu využití v medicíně a tkáňovém inženýrství, například jako biodegradabilní implantáty nebo aktivní kryty ran. Mezi polymery vhodné pro přípravu takovýchto filmů patří polysacharid hyaluronan, který je přirozenou součástí lidského těla. Zajímavou možností, jak výrazně rozšířit spektrum potenciálních aplikací, je příprava filmů vícesložkových a/nebo vícevrstvých. Kombinací více materiálů s různými vlastnostmi a jejich vhodným strukturováním lze získat unikátní vlastnosti, výrazně se odlišující od chování samostatných složek. Cílem práce je příprava takovýchto kompozitních filmů z hyaluronanu, jeho různých derivátů, dalších biodegradabilních polymerů a aktivních látek. V rámci charakterizace filmů bude studována jejich struktura, morfologie, mechanické vlastnosti, chování v různých prostředích, mechanická i chemická stabilita a průběh uvolňování malých molekul.

Vedoucí školitel: Josef Chmelař

Student bude pracovat v laboratoři Aplikace nanovláken. Student sepíše rešerši k hojení ran a aktivnímu krytí. Zároveň otestuje nasákavost jednotlivých vrstev krytu a vliv složení roztoků na nasákavost – voda, pufr, simulované tekutiny. Nasimuluje chování jednotlivých vrstev krytu při kontaktu s ránou a tekutinou v ní. V případě krytu s aktivní vrstvou je třeba charakterizovat, zda a jaké množství aktivních látek přechází do rány a kolik do zbytku krytu rány.

Časová dotace: Řešitel by strávil v laboratoři 6-8 hodin týdně.

Vedoucí školitel: Ing. Kateřina Knotková

V současné době jsou komerčně dostupné oční kapky na bázi přírodních polymerů např. deriváty celulózy, dextran, nebo kyselina hyaluronová (HA) či syntetických polymerů jako polyvinylalkohol, poloxamers, polyethylenglykol, polyakryláty. Nízká hydrofobicita těchto polymerů však vykazuje nízkou afinitu k hydrofobnímu povrchu oka. Podstatou této stáže je syntéza a charakterizace amfifilních derivátů, které zlepší vlastnosti a účinnost nové kompozice očních kapek.

Cíl práce:

• Vypracování rešerše aktuálního stavu vědeckého poznaní
• Studium a charakterizace parametrů syntetické reakce, například teplota, koncentrace, polarita rozpouštědel, ekvivalent mastné kyseliny nebo alternativních funkčních substituentů za účelem technologické proveditelnosti a standardizace pro dosažení opakovatelnosti definovaného stupně substituce
• Studium efektu hydrofobních substituentů na viskozitu
• Studium fyzikálně-chemických vlastností derivátu v připravené kompozici (viskozita, povrchové napětí, turbidita a transmitance).
• Studium filtrovatelnosti kompozice (sterilizace).
• Charakterizace komerčně dostupných očních kapek a porovnaní s novou formulací (fyzikální a biologické vlastnosti)

Časová dotace: 8 hodin týdně

Vedoucí školitel: Gloria Huerta Angeles Ph.D.

Hydrogely jsou trojrozměrné hydrofilní sítě s vysokým obsahem vody. Hydrogely na bázi kyseliny hyaluronové vykazují vysokou biokompatibilitu s laditelnými mechanickými vlastnostmi, proto mají široké uplatnění ve farmacii, chirurgii a tkáňovém inženýrství. Z lineárních polymerů se hydrogely připravují síťováním. Světlem iniciované síťování – fotosíťování, má výhody časové a prostorové kontroly nad síťovací reakcí s možností in situ gelace a tvarového dizajnu.

Cílem této práce je příprava a charakterizace fotochemicky síťovaných hydrogelů HA. Za tím účelem budou připraveny fotoreaktivní deriváty HA, které budou síťovány viditelným světlem v přítomnosti biokompatibilních fotoiniciátorů. U výsledných hydrogelů budou analyzovány sorpční a mechanické vlastnosti.

Časová dotace: 8h/týden

Předpoklady: znalost angličtiny, základy organické a polymerní chemie, zručnost, MS office (zpracování výsledků), prezentační schopnosti

Vedoucí školitel: Ing. Tomáš Bobula, Ph.D.

Cílem stáže bude návrh a příprava nanovlákenného materiálu pro sublingvální podání léčiv. Nosič bude připraven metodou elektrostatického zvlákňování, pro jeho přípravu budou použity zejména biopolymery. V rámci stáže se student/ka teoreticky i prakticky seznámí s metodou elektrostatického zvlákňování, polymery využívanými v této oblasti a možnostmi inkorporace léčiv do nanovlákenných nosičů. Student/ka využije také charakterizační a analytické metody pro následné vyhodnocení parametrů připravených materiálů.

Vedoucí školitel: Ing. Adéla Kotzianová, PhD., Ing. Kristýna Skuhrovcová

Cílem stáže bude návrh a příprava nanovlákenného krytu podporujícího hojení jizev, resp. bránícího vzniku hypertrofických a keloidních jizev. Kryt bude tvořen kompozitním materiálem, tak aby byly zajištěny vhodné parametry pro hojení a zároveň dostatečná mechanická pevnost. Nanovlákenné části krytu budou připraveny metodou elektrostatického zvlákňování, student/ka se tak v rámci stáže teoreticky i prakticky seznámí s metodou elektrostatického zvlákňování, s polymery využívanými v této oblasti a možnostmi tvorby kompozitních materiálů. Student/ka využije také charakterizační a analytické metody pro následné vyhodnocení parametrů připravených materiálů.

Vedoucí školitel: Ing. Adéla Kotzianová, PhD., Ing. Kristýna Skuhrovcová

Cílem stáže bude návrh a realizace mechanicky pohyblivé sprejovací nebo zvlákňovací trysky, která bude svým pohybem kopírovat povrch libovolného 3D objektu tak, aby byla nanášená vrstva tloušťkově rovnoměrná. Depoziční techniky budou využívat tvorbu spreje nebo vláken v elektrostatickém poli, pohyb bude zajištěn mechanismem robotické ruky, případně v kombinaci s jinými aktuátory. Student/ka se seznámí s využitím elektrostatického pole v depozičních technikách, základními mechanickými principy při ovládání robotických manipulátorů a jejich řízením/programováním. Dále využije charakterizační a analytické metody pro následné vyhodnocení parametrů připravených vrstev.

Vedoucí školitel: Ing. Marek Pokorný, PhD., Mgr. Jan Klemeš