| Tytuł projektu: Termowrażliwe hydrożele napełniane nanowłóknami dla regeneracji tkanki nerwowej |
Umowa:
UMO-2018/29/N/ST8/00780
Czas realizacji:
2019-01-21 / 2022-07-20
Konsorcjum:
Jedyny wykonawca
Sponsor:
NCN
Typ:
PRELUDIUM
Konkurs:
15
Lista wykonawców:
| 1 | dr inż. | Beata Niemczyk-Soczyńska♦ |
| ♦ kierownik |
Streszczenie:
Celem projektu jest otrzymanie termowrażliwego, wstrzykiwanego hydrożelu funkcjonalizowanego
elekroprzędzionymi, aktywnymi biologicznie nanowłóknami oraz zbadanie wpływu takiej funkcjonalizacji na
właściwości kompozytu z perspektywy inżynierii tkankowej. Połączenie systemów hydrożelowych
z nanowłóknami pozwoli otrzymać materiały o unikalnej strukturze i korzystnych właściwościach
z perspektywy zastosowań w inżynierii tkankowej. Dodatkowym celem projektu, pojawiającym się na drodze
do celu zasadniczego, jest opracowanie i optymalizacja procedury fragmentacji nanowłóknin, aby umożliwić
ich skuteczne rozprowadzenie w roztworze.
Układ hydrożelowy będzie składać się z dwóch składników, spośród których jednym będzie metyloceluloza -
polisacharyd zapewniający sieciowanie w podwyższonej temperaturze. Drugim składnikiem będzie agaroza,
która wpływa na kinetykę żelowania i znacznie podnosi właściwości mechaniczne hydrożelu. Wzajemne
relacje ilościowe pomiędzy wodnymi roztworami składników hydrożelu zostaną poddane optymalizacji, aby
zapewnić właściwości mechaniczne odpowiadające tkance nerwowej i odpowiedni czas żelowania.
Materiałem napełniającym będą elektroprzędzione nanowłókna formowane z poli-L-laktydu (PLLA).
Charakteryzują się biozgodnością i przede wszystkim właściwościami mechanicznymi sprzyjającymi
przetwarzaniu na „krótkie” włókna metodą ultradźwięków. Dodatkowo nanowłókna PLLA będą
modyfikowane lamininą w celu nadania im aktywności biologicznej. Następnym krokiem będzie ich
fragmentacja metodą ultradźwięków i wprowadzone do wody destylowanej - stanowiącej rozpuszczalnik do
produkcji hydrożeli. Ważne z pespektywy funkcjonalizacji będzie dobranie proporcji między nanowłóknami
i hydrożelem, w taki sposób aby materiał nadal pozostawał wstrzykiwalny.
Pozyskane w ten sposób materiały hydrożelowe zostaną poddane badaniom kinetyki żelowania, właściwości
mechanicznych, lepkościowych i struktury.
Włókniny PLLA i modyfikowane lamininą zostaną zbadane i porównane pod względem struktury,
zwilżalności i właściwości biologicznych (w warunkach in vitro).
Ostatnia część badań obejmować będzie kompozyt hydrożel/rozdrobnione nanowłókna – będą to badania
właściwości mechanicznych, biologicznych (in vitro) oraz biodegradacji in vitro (PBS, temperatura
fizjologiczna). Działania te dostarczą cennych informacji z punktu widzenia badań podstawowych oraz
w zakresie inżynierii tkankowej.
Hipotezy badawcze zakładają istnienie optymalnej zawartości agarozy w układzie, która poprawi właściwości
mechaniczne hydrożelu i nieznacznie będzie wpływać na zmianę czasu żelowania. Nanowłókna wprowadzone
w odpowiedniej ilości do hydrożelu istotnie poprawią właściwości biologiczne, jak również mechaniczne przy
jednoczesnym zachowaniu wstrzykiwalności kompozytu.
Pojęcie tematyki badawczej jest podyktowane zainteresowaniem wnioskodawcy tematyką wytwarzania
nowoczesnych i funkcjonalnych rozwiązań poprzez połączenie termowrażliwych materiałów i krótkich
elektroprzędzionych nanowłókien. Połączenie tego typu materiałów niesie za sobą wiele korzyści
(wstrzykiwalność, wrażliwość na zmianę temperatury, stabilna i włóknista struktura), które zapewnią duży
krok poznawczy w kierunku rozwoju nauki, szczególnie z perspektywy inżynierii tkankowej.
Obszar, dziedziny i dyscypliny naukowej:
| 5.1.3: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina biocybernetyka i inżynieria biomedyczna |
| 5.1.14: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina inżynieria materiałowa |
Lista publikacji:
| 1. | Niemczyk-Soczyńska B., Dulnik J., Jeznach O., Kołbuk D., Sajkiewicz P., Shortening of electrospun PLLA fibers by ultrasonication, Micron, ISSN: 0968-4328, DOI: 10.1016/j.micron.2021.103066, Vol.145, pp.103066-1-8, 2021 |  | 100p. | |
| 2. | Niemczyk-Soczyńska B., Gradys A., Sajkiewicz P., Hydrophilic surface functionalization of electrospun nanofibrous scaffolds in tissue engineering, Polymers, ISSN: 2073-4360, DOI: 10.3390/polym12112636, Vol.12, No.11, pp.2636-1-20, 2020 |  | 100p. | |
| 3. | Niemczyk-Soczyńska B., Gradys A., Kołbuk D., Krzton-Maziopa A., Sajkiewicz P., Crosslinking kinetics of methylcellulose qqueous solution and its potential as a scaffold for tissue engineering, Polymers, ISSN: 2073-4360, DOI: 10.3390/polym11111772, Vol.11, No.11, pp.1772-1-17, 2019 | | 100p. |