Characterisation of composite nanofibre yarns and their antimicrobial functionalization

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24210%2F23%3A00011668" target="_blank" >RIV/46747885:24210/23:00011668 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/46747885:24410/23:00011668 RIV/46747885:24510/23:00011668

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Charakterizace kompozitních nanovlákenných nití a jejich antimikrobiální funkcionalizace

Original language description

V rámci této studie byly připraveny různé šicí kompozitní materiály, které se lišily složením jak jádra, tak horní vrstvy vláken. Jako jádro byly použité polydioxanon (Polydox) a polyamid (PA6). Jako obal byl použit polykaprolakton (PCL) nebo polyvinylalkohol (PVA), které byly na jádro zvlákněny metodou AC elektrostatického zvlákňování. Šicí materiály s PCL obalem byly připraveny ještě s inkorporovanou antibakteriální látkou chlorhexidinem (CHX). PVA kompozitní nanovlákenné nitě byly z důvodu rozpustnosti stabilizovány při vysoké teplotě. Tato stabilizace byla možná pouze pro kompozitní šicí materiál PA6/PVA, jelikož Polydox není teplotně stabilním materiálem. Tyto materiály byly následně hodnoceny z hlediska morfologie a stability. Lineární hustota kompozitního šicího materiálu PA6/PVA byla pro frakci nanovlákenného obalu 53 %. Z PA6/PVA materiálu byla po teplotní stabilizaci provedena SEM analýza pro určení tloušťky nanovláken a zároveň byly pořízeny snímky řezem šicích materiálů. Průměr vláken byl naměřen jako 0,372 μm ± 120 μm. Teplotní stabilizace vedla po dobu 35-denního experimentu k rozpuštění 10% PVA nanovlákenného obalu (rozpouštění ve fosfátovém pufru (PBS) při 37 °C) v porovnání s nestabilizovaným PVA obalem, kde došlo k rozpadu 60 % PVA nanovlákenného obalu. PCL kompozitní nanovlákenné nitě byly připraveny při různých soukacích rychlostech při AC elektrospinningu (10, 15, 20, 25 a 30 m/min) bez a s CHX. Takto připravené materiály byly hodnoceny co do morfologie (průměry vláken, lineární hustota nanovlákenné frakce) (Obr. 1), analýzy smáčivosti, uvolňování CHX. Materiály byly také zkoumány z hlediska adsorpce proteinů, enzymatické degradace a biokompatibility. Lineární hustota nanovlákenné frakce je nepřímo úměrná soukací rychlosti, což ovlivňuje i množství inkorporovaného CHX. Procentuální frakce nepřímo odráží tloušťku nanovlákenného obalu kompozitního šicího materiálu. V případě materiálů obohacených CHX je patrné, že přídavek CHX vedl dále ke snížení této frakce při stejné soukací rychlosti oproti materiálu bez funkcionalizace CHX. Materiály obohacené o CHX byly podrobeny krátkodobé uvolňovací analýze CHX v prostředí PBS pufru při 37 °C. Uvolňování bylo měřeno spektrofotometricky. Z výsledků je patrná rozdílná koncentrace uvolňovaného CHX v závislosti na zvolené soukací rychlosti v průběhu přípravy kompozitních nanovlákenných šicích materiálu pomocí AC elektrospinningu. Cytotoxicita materiálů byla stanovována pomocí výluhů materiálů v kompletním médiu po dobu 48 hodin při 37 °C v 5% CO2 inkubátoru a následném přidání výluhů k myším fibroblastům NIH-3T3, které byly 24 hodin adherovány na kultivační plastik. Hodnocení bylo provedeno na základě měření metabolické aktivity pomocí MTS testu a světelné mikroskopie po 24 a 48 hodinách. Cytotoxicita materiálů bez přídavku CHX se nepotvrdila. Materiály funkcionalizované pomocí CHX byly při vyšší koncentraci CHX toxické, testování se však dělo ve statických podmínkách, a lze tedy předpokládat, že v in vivo prostředí bude dynamika uvolňování odlišná stejně tak jako výsledky cytotoxicity. Materiály bez funkcionalizace CHX byly testovány v in vitro podmínkách z hlediska biokompatibility po dobu 7denního experimentu. Sledována byla buněčná adheze a morfologie pomocí konfokálního mikroskopu a SEM, dále byla hodnocena metabolická aktivita buněk pomocí MTS testu a proliferaci pomocí DNA kvantifikace PicoGreen testem. Všechny typy materiálu byly kompatibilní, podporovaly proliferaci buněk, které konfluentně pokryly povrch materiálů již 3. den experimentu.

Czech name

Charakterizace kompozitních nanovlákenných nití a jejich antimikrobiální funkcionalizace

Czech description

V rámci této studie byly připraveny různé šicí kompozitní materiály, které se lišily složením jak jádra, tak horní vrstvy vláken. Jako jádro byly použité polydioxanon (Polydox) a polyamid (PA6). Jako obal byl použit polykaprolakton (PCL) nebo polyvinylalkohol (PVA), které byly na jádro zvlákněny metodou AC elektrostatického zvlákňování. Šicí materiály s PCL obalem byly připraveny ještě s inkorporovanou antibakteriální látkou chlorhexidinem (CHX). PVA kompozitní nanovlákenné nitě byly z důvodu rozpustnosti stabilizovány při vysoké teplotě. Tato stabilizace byla možná pouze pro kompozitní šicí materiál PA6/PVA, jelikož Polydox není teplotně stabilním materiálem. Tyto materiály byly následně hodnoceny z hlediska morfologie a stability. Lineární hustota kompozitního šicího materiálu PA6/PVA byla pro frakci nanovlákenného obalu 53 %. Z PA6/PVA materiálu byla po teplotní stabilizaci provedena SEM analýza pro určení tloušťky nanovláken a zároveň byly pořízeny snímky řezem šicích materiálů. Průměr vláken byl naměřen jako 0,372 μm ± 120 μm. Teplotní stabilizace vedla po dobu 35-denního experimentu k rozpuštění 10% PVA nanovlákenného obalu (rozpouštění ve fosfátovém pufru (PBS) při 37 °C) v porovnání s nestabilizovaným PVA obalem, kde došlo k rozpadu 60 % PVA nanovlákenného obalu. PCL kompozitní nanovlákenné nitě byly připraveny při různých soukacích rychlostech při AC elektrospinningu (10, 15, 20, 25 a 30 m/min) bez a s CHX. Takto připravené materiály byly hodnoceny co do morfologie (průměry vláken, lineární hustota nanovlákenné frakce) (Obr. 1), analýzy smáčivosti, uvolňování CHX. Materiály byly také zkoumány z hlediska adsorpce proteinů, enzymatické degradace a biokompatibility. Lineární hustota nanovlákenné frakce je nepřímo úměrná soukací rychlosti, což ovlivňuje i množství inkorporovaného CHX. Procentuální frakce nepřímo odráží tloušťku nanovlákenného obalu kompozitního šicího materiálu. V případě materiálů obohacených CHX je patrné, že přídavek CHX vedl dále ke snížení této frakce při stejné soukací rychlosti oproti materiálu bez funkcionalizace CHX. Materiály obohacené o CHX byly podrobeny krátkodobé uvolňovací analýze CHX v prostředí PBS pufru při 37 °C. Uvolňování bylo měřeno spektrofotometricky. Z výsledků je patrná rozdílná koncentrace uvolňovaného CHX v závislosti na zvolené soukací rychlosti v průběhu přípravy kompozitních nanovlákenných šicích materiálu pomocí AC elektrospinningu. Cytotoxicita materiálů byla stanovována pomocí výluhů materiálů v kompletním médiu po dobu 48 hodin při 37 °C v 5% CO2 inkubátoru a následném přidání výluhů k myším fibroblastům NIH-3T3, které byly 24 hodin adherovány na kultivační plastik. Hodnocení bylo provedeno na základě měření metabolické aktivity pomocí MTS testu a světelné mikroskopie po 24 a 48 hodinách. Cytotoxicita materiálů bez přídavku CHX se nepotvrdila. Materiály funkcionalizované pomocí CHX byly při vyšší koncentraci CHX toxické, testování se však dělo ve statických podmínkách, a lze tedy předpokládat, že v in vivo prostředí bude dynamika uvolňování odlišná stejně tak jako výsledky cytotoxicity. Materiály bez funkcionalizace CHX byly testovány v in vitro podmínkách z hlediska biokompatibility po dobu 7denního experimentu. Sledována byla buněčná adheze a morfologie pomocí konfokálního mikroskopu a SEM, dále byla hodnocena metabolická aktivita buněk pomocí MTS testu a proliferaci pomocí DNA kvantifikace PicoGreen testem. Všechny typy materiálu byly kompatibilní, podporovaly proliferaci buněk, které konfluentně pokryly povrch materiálů již 3. den experimentu.

Type

O - Miscellaneous

CEP classification

—

OECD FORD branch

21001 - Nano-materials (production and properties)

Project

—

Continuities

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2023

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů