Oddělení tkáňového inženýrství

Vedoucí: Prof. RNDr. Evžen Amler, Ph.D., CSc. E-mail: evzen.amler@lfmotol.cuni.cz Tel.: +420 241 062 387

Vědečtí pracovníci: Prof. RNDr. Evžen Amler, Ph.D., DSc. MUDr. Eva Filová, Ph.D. Mgr. Michala Rampichová, Ph.D. Mgr. Andrej Litvinec, Ph.D. Mgr. Eva Prosecká, Ph.D. Mgr. Andrea Míčková, Ph.D.   Postgraduální studenti: Mgr. Matej Buzgo Mgr. Martin Plencner Mgr. Dagmar Bezděková Mgr. Martin Královič Ing. MUDr. Karolína Vocetková Mgr. Jana Benešová Mgr. Věra Sovková Mgr. Gracián Tejral Mgr. Věra Lukášová    Pregraduální studenti:  Bc. Barbora Kodedová Bc. Veronika Blahnová   Technický pracovník:  Jana Závodská

1. Funkcionalizovaná nanovlákna jako systém řízeného dodávání léčiv

Polypropylenová síťka byla funkcionalizována pomocí nanovláken z poly-ε-kaprolaktonu s adherovanými bioaktivními látkami jako systém pro řešení incisionální hernie. Tento systém funkcionalizovaných nanovláken s řízeným dodáváním bioaktivních látek byl následně testován in vivo na modelu králíka.

Scaffold pro krytí břišních ran pomocí skenovací elektronové mikroskopie. (A) nanovlákna z poly-ε-kaprolaktonu (zvětšení 230×); (B) polypropylenová síťka (zvětšení 18×); (C) polypropylenová síťka funkcionalizovaná poly-ε-kaprolaktonovými nanovlákny (zvětšení 18×).

Spolupráce: Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT, Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT.

Publikace: Amler E, Filová E, Buzgo M, Prosecká E, Rampichová M, Nečas A, Nooeaid P, Boccaccini AR, (2014): Functionalized nanofibers as drug-delivery systems for osteochondral regeneration. Nanomedicine-UK 9(7): 1083–1094, IF 5.9

Plencner, M., et al.: Abdominal closure reinforcement by using polypropylene mesh functionalized with poly-ε-caprolactone nanofibers and growth factors for prevention of incisional hernia formation. Int. J. Nanomed. 9: 3263-3277, IF 4.2 

2. Biomechanické hodnocení regenerované břišní steny

Uzavření břišní stěny bylo zpevněno aplikací polypropylenové síťky funcionalizované pomocí nanovláken z poly-ε-kaprolaktonu (PCL) a růstových faktorů. Tento nový přistup je použitý jako prevence vzniku incizionální kýly. Jelikož je tento systém velice obecný je možné ho využít i v dalších mnohých chirurgických aplikacích.

Snímky nosičů použitých pro uzavření břišní incize pořízené pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM). (A) PCL nanovlákna (230 × zvětšené), (B) polypropylénová síťka (18 × zvětšené), (C) polypropylénová síťka funcionalizována pomocí PCL nanovláken (18 × zvětšené).

Histologické vyšetření vzorků nosičů pomocí barvení kolagenu, tukové tkáně a granulačních infiltrací. Ve vzorcích bez použití jakékoliv síťky (A) byla v hojící se incizi přítomná směs kolagenů (červená šipka), tuková pojivová tkáň (černá šipka) a granulační infiltrace (žlutá šipka). Vzorky s polypropylénovou (PP) síťkou (B) vykazovali přítomnost vyšší frakce tukové tkáně. Na snímku B můžeme taky pozorovat pozůstatky rozpuštěné PP síťky (černé šipky), které byly obklopeny pouze několika pro-zápalovými buňkami. Zbytky nanovláken (C, D, E, F) byly obklopeny granulační, na leukocyty bohatou, pojivovou tkání (žlutá šipka). Největší frakce kolagenu (červená šipka) byla pozorována ve vzorcích obsahujících PCL nanovlákna s adherovanými růstovými faktory (RF)(D), následovaných vzorky bez použití jakékoliv síťky (A) a vzorky s použitím samotných PCL nanovláken (F). Nízká frakce tukové tkáně byla pozorována ve vzorcích obsahujících PCL nanovlákna s adherovanými RF (D), ve vzorcích bez použití síťky (A), a ve vzorcích obsahujících samotná PCL nanovlákna (F).

Publication: Plencner M, East B, Tonar Z, Otáhal M, Prosecká E, Rampichová M, Krejčí T, Litvinec A, Buzgo M, Míčková A, Nečas A, Hoch J, Amler E, (2014): Abdominal closure reinforcement by using polypropylene mesh functionalized with poly-ε-caprolactone nanofibers and growth factors for prevention of incisional hernia formation. Int. J. Nanomed. 9: 3263-3277, IF 4.195

1. Časově regulovatelný systém dodávání léčiv pro biomedicínské použití založený na alfa granulích inkorporovaných v koaxiálních nanovláknech

Alfa granule přinášejí nový zdroj přirozených růstových faktorů z krevních destiček. V posledních studiích se nám podařilo úspěšně zapouzdřit tyto alfa granule do koaxiálních nanovláken (nanovlákna typu jádro/plášť). Alfa granule přežily proces elektrostatického zvlákňování. Bioaktivita růstových faktorů uvolňujících se ze zapouzdřených alfa granulí byla prokázána in vitro na primárních buňkách chrupavčité tkáně (chondrocytech) a mezenchymálních kmenových buňkách.

Obr. A., B. Mikrofotografie alfa-granul enkapsulovaných v koaxiálních nanovláknech z polykaprolaktonu a polyvinyl alkoholu pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (FESEM).

Spolupráce:
Ústav biofyziky, 2.lékařská fakulta Univerzita Karlova v Praze; Oddělení mechaniky, Fakulta aplikovaných věd, Západočeská univerzita v Plzni; Textilní fakulta, Katedra netkaných textilií, Technická univerzita v Liberci

Publikace:
Buzgo M., Jakubova R., Mickova A., Rampichova M., Prosecka E., Kochova P., Lukas D., Amler E.: (2012) Time-regulated drug delivery system based on coaxially incorporated platelet alpha granules for biomedical use. Nanomedicine- UK. 8(7): 1137-1154. IF 5,26

2. Bezbuněčný nanovlákenný kompozitní nosič pro regeneraci osteochondrálních defektů miniprasete

Byl vyvinut nový systém pro dodávání léčiv založený na liposomech enkapsulovaných do PVA nanovláken. Časová kontrola uvolňování insulinu a bFGF zlepšila viabilitu mesenchymálních kmenových buněk MSC in vitro. Bezbuněčné kompozitní nosiče složené z PVA nanovláken obohacených o liposomy, bFGF a insulin byly implantovány do 7 osteochondrálních defektů v modelu miniprasete; kontrolní defekty nebyly léčeny. Bezbuněčný kompozitní nosič zvýšil migraci buněk do defektu a jejich diferenciaci do chondrocytů. Nosič podpořil regeneraci osteochondrálních defektů na modelu miniprasete.

Obr. Regenerace osteochondrálního defektu u miniprasete pomocí bezbuněčného gelu složeného z kolagenu typu I/hyalurona- nu sodného/fibrinu, obsahující nanovlákna z polyvinylalkoholu obohacená o lipozomy a růstové faktory A. a neléčený defekt B.

Spolupráce:
Fakulta biomedicínského inženýrství, ČVUT v Praze, Ústav biofyziky, 2. LF UK v Praze, Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i., Ústav stavebníctva a architektúry SAV, Textilní fakulta, Technická univerzita Liberec, Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i., Ústav histologie a embryologie, 2. LF UK v Praze, Student Science, s r.o.

Publikace:
Filová E., Rampichová M., Litvinec A., Držík M., Míčková A., Buzgo M., Košťáková E., Martinová L., Usvald D., Prosecká E., Uhlík J., Motlík J., Vajner L., Amler E. A cell-free nanofiber composite scaffold regenerated osteochondral defects in miniature pigs. Int J Pharm. 2013 Apr 15;447(1-2):139-49. IF 3,458.

3. Nanovlákna typu jádro/plášť: nadějný systém pro tkáňové inženýrství chrupavky

Alfa-granula krevních destiček jsou novým, přirozeným zdrojem růstových faktorů. Naše skupina v nedávné době úspěšně inkorporovala alfa-granula do nanovláken typu jádro/plášť. Pomocí chondrocytů a mesenchymálních kmenových buněk bylo prokázáno, že elektrostatické zvlákňování nenarušuje bioaktivitu uzavřených růstových faktorů.

Obr. Koaxiální nanovlákna z polyvinyl alkoholu (jádro) a polykaprolaktonu (plášť) s inkorporovanými alfa-granulemi značenými carboxyfluorescein succinimidyl esterom snímané konfokálním mikroskopem.

Spolupráce:
Ústav biofyziky, 2. LF UK v Praze; Univerzitní centrum energeticky efektivních budov, Buštehrad

Publikace:
Amler E., Mickova A., Buzgo M. Electrospun core/shell nanofibers: a promising system for cartilage and tissue engineering? Nanomedicine (Lond). 2013 Apr;8(4):509-12. IF 5,26.