Hierarchically structured polymer surfaces for the binding/deposition of biocompatible materials and their applications in tissue engineering
| Téma: | Hierarchicky strukturované polymerní povrchy pro vázání/depozice biokompatibilních materiálů a jejich aplikace v tkáňovém inženýrství
|
| Topic: | Hierarchically structured polymer surfaces for the binding/deposition of biocompatible materials and their applications in tissue engineering. |
| Školitel/Tutor: | prof. Mgr. Aleš Mráček, Ph.D. |
| Konzultant/Consultant: | Ing. Lenka Musilová, Ph.D. |
| E-mail: | mracek@utb.cz |
| Anotace: | |
| Disertační práce se bude zabývat vývojem biokompatibilních polymerních povrchů s hierarchizovanou strukturou (organizovaná mikro až nanostruktura). Povrch, jeho morfologie a chemické složení mají zásadní vliv na viabilitu a proliferaci buněk, popřípadě diferenciaci kmenových buněk. Polymerní povrchy budou modifikovány v několika krocích: mechanickou i fyzikálně-chemickou cestou, následně depozicí vybraných nanočástic (např. polydopamin nebo nanokrystalická celulóza). Chemická modifikace bude převážně realizována pomocí nízkoteplotního plazmatu (dielektricky i indukčně vázané plazma). Na površích budou také testován vliv hydrogelových filmů na bázi hyaluronanu za účelem napodobení mezibuněčného prostoru. | |
| Annotation: | |
| The dissertation will focus on the development of biocompatible polymer surfaces with a hierarchical structure (organized micro- to nanostructures). The surface morphology and chemical composition play a crucial role in cell viability, proliferation, and potentially stem cell differentiation. The polymer surfaces will be modified through multiple steps: mechanical and physicochemical approaches, followed by the deposition of selected nanoparticles (e.g., polydopamine or nanocrystalline cellulose). Chemical modifications will primarily be conducted using low-temperature plasma (both dielectric barrier discharge and inductively coupled plasma). Additionally, the influence of hydrogel films based on hyaluronan will be tested on these surfaces to mimic the extracellular matrix. | |
|
Požadavky na studenta: |
|
| Ukončené VŠ vzdělání v oblasti technických nebo přírodních věd (Ing., Mgr.). Znalost anglického jazyka, schopnost samostatné práce a zkušenost s prací ve fyzikálních a chemických laboratořích. Orientace v problematice přípravy a modifikace polymerních povrchů. Základní znalosti v oblasti buněčné biologie. | |
| Requirements: | |
| Completed university education in the field of technical or natural sciences (Eng., MSc.). Proficiency in English, ability to work independently, and experience in physical and chemical laboratory work. Familiarity with the preparation and modification of polymer surfaces. Basic knowledge of cell biology. | |
|
Literatura/Literature: |
|
| 1. Hans-Jürgen Butt, Michael Kappl: Surface and Interfacial Forces, 2nd Edition, Wiley. ISBN: 978-3-527-80436-8.
2. Chen, Yu. Hydrogels Based on Natural Polymers. Elsevier, 2020. ISBN 978-0-1281-6421-1. 3. Zijun Deng, Weiwei Wang, Xun Xu, Yan Nie, Yue Liu, Oliver E. C. Gould, Nan Ma, and Andreas Lendlein: Biofunction of Polydopamine Coating in Stem Cell Culture, ACS Applied Materials & Interfaces 2021 13 (9), 10748-10759,DOI: 10.1021/acsami.0c22565 4. De France KJ, Xu F, Toufanian S, Chan KJW, Said S, Stimpson TC, et al. Multi-scale structuring of cell-instructive cellulose nanocrystal composite hydrogel sheets via sequential electrospinning and thermal wrinkling. Acta Biomaterialia. 2021;128:250-61. 5. Minařík M, Wrzecionko E, Minařík A, Grulich O, Smolka P, Musilová L, et al. Preparation of Hierarchically Structured Polystyrene Surfaces with Superhydrophobic Properties by Plasma-Assisted Fluorination. Coatings. 2019;9:201. 6. Wrzecionko E, Minařík A, Smolka P, Minařík M, Humpolíček P, Rejmontová P, et al. Variations of Polymer Porous Surface Structures via the Time-Sequenced Dosing of Mixed Solvents. ACS Applied Materials & Interfaces. 2017;9:6472-81. |
|