Moderní biomateriály pro regeneraci pojivových tkání

Abstract

Connective tissues are characterized by significant volume of extracellular matrix. Their main role is to provide a mechanical support and protection to other body organs. This thesis is focused on regeneration of bone, cartilage and osteochondral defect. In the experimental part we observed viability and differentiation of human mesenchymal stem cells. In vitro we evaluated the potential of PCL scaffold with addition of growth factors, bone xenograft with biomimetic peptides, collagen I composite with bioceramics and a titanium alloy with nanostructured surface. During following in vivo study, we implanted a cell-free scaffold made of PCL, calcium phosphate and IGF-1, bFGF, TGFβ1 and BMP-2 to osteochondral defect. Unfortunately, addition of growth factors resulted in pathological inflammatory process despite clear beneficial effect in vitro. Likewise, the biomimetic peptide sequences promoted osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Addition of certain bioceramics influenced the scaffold morphology in the manner of pore size. However, we did not observe any effect of the surface characteristics on cell behavior. The cells were influenced rather by certain material. On the other hand, surface modification of titanium scaffold by anodic oxidation revealed that the most suitable...

Pojivové tkáně se typicky vyznačují velkým objemem mezibuněčné hmoty. Jejich hlavní funkcí je poskytovat mechanickou oporu a ochranu ostatním tělním orgánům. Tato práce je zaměřena na regeneraci tkáně kosti a chrupavky, potažmo osteochondrálního defektu. V rámci provedených experimentů byla sledována viabilita a diferenciace lidských kmenových buněk. V in vitro podmínkách byl testován PCL nosič s příměsí růstových faktorů, kolagenová pěna s biokeramikami, xenogenní kostní štěp s biomimetickými peptidy a titanový nosič s nanostrukturovaným povrchem. Vybraný bezbuněčný nosič byl následně implantován do osteochondrálního defektu králičího modelu, kde byla sledována míra regenerace poškozených tkání. In vivo byl hodnocen kolagenový nosič s příměsí PCL nanovláken a biokeramik obohacený o růstové faktory IGF-1, bFGF, TGFβ1 a BMP-2. Právě přídavek růstových faktorů se in vivo jevil jako ne příliš vhodný především z důvodu indukce patologické zánětlivé odpovědi. a to navzdory tomu, že v in vitro podmínkách vykazoval spíše pozitivní efekt. Rovněž biomimetické peptidové sekvence stimulovaly osteogenní diferenciaci lidských mezenchymálních kmenových buněk. V případě různých typů biokeramik kombinovaných s kolagenem i buňky reagovaly spíše na konkrétní kalcium fosfát, respektive hydroxyapatit, než na povrchové...