Otrzymywanie oraz charakterystyka skafoldów sieciowanych kwasem taninowym na bazie chitozanu, kolagenu oraz kwasu hialuronowego

• Autorzy: Kaczmarek B. , Sionkowska A. , Markiewicz E. , Kołodziejczak A.

Warianty tytułu

EN

Preparation and characterization of tannic acid cross-linked scaffolds made of chitosan, collagen and hyaluronic acid

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Biopolimery są szeroko stosowane w dziedzinie biomateriałów. Są biokompatybilne, biodegradowalne oraz nietoksyczne dla ludzkiego organizmu. Celem niniejszych badań eksperymentalnych było otrzymanie kompozytów na bazie kolagenu, chitozanu oraz kwasu hialuronowego modyfikowanych poprzez dodatek kwasu taninowego. Biopolimery zostały wymieszane poprzez sporządzenie 1% roztworów każdego z nich, przy czym kolagen oraz chitosan były wymieszane w stosunku wagowym 50/50 oraz do tej mieszaniny zastosowano 1, 2 i 5 (w/w%) dodatek kwasu hialuronowego. Do mieszaniny dodano następnie 2, 5, 10 oraz 20 (w/w%) kwasu taninowego oraz otrzymano skafoldy metodą suszenia sublimacyjnego. Próbki zarówno z dodatkiem kwasu taninowego jak i bez niego zostały scharakteryzowane poprzez pomiar ich właściwości mechanicznych, analizę spektroskopii w podczerwieni (IR-ATR) oraz obrazowanie przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Ponadto wyznaczono porowatość oraz gęstość każdego ze skafoldów. Wszystkie otrzymane próbki były porowate i nie zaobserwowano znaczących różnic w strukturze na zdjęciach SEM. Na widmach IR-ATR charakterystyczne piki polimerów takie jak: amidowe I, II, III oraz A były przesunięte po dodatku taniny w wyniku pojawienia się wiązań wodorowych oraz oddziaływań elektrostatycznych. Wyniki pokazują, że kwas taninowy może być wykorzystany jako czynnik sieciujący stosowany w celu modyfikacji właściwości biomateriałów.

EN

Biopolymers are widely used in biomaterials science. They are biocompatible, biodegradable and non-toxic for human body. The aim of the study was to obtain scaffolds made of chitosan, collagen and hyaluronic acid modified by addition of tannic acid. The biopolymers were mixed as 1% solution, where collagen and chitosan were mixed in 50/50 (w/w%) and 1, 2 and 5 (w/w%) of hyaluronic acid was added. 2, 5, 10 and 20 (w/w%) of tannic acid was added to the mixture and scaffolds were obtained by freeze drying method. Samples with the tannic acid as well as without it were characterized by the mechanical parameters measurement, infrared spectroscopy (IR-ATR) and scanning electron microscopy (SEM). Moreover the porosity and density of the scaffolds were determined. The addition of tannic acid improves the mechanical properties and porosity of the scaffolds. All the scaffolds were porous and no significant changes in the structure were observed at the SEM images. In the IR-ATR spectra characteristic peaks of polymers as amide I, II, III and A were shifted after addition of tannic acid due to the presence of new hydrogen bonds and electrostatic interactions. The results show that tannic acid can be used as a cross-linking agent to modify the properties of the scaffolds.

Słowa kluczowe

PL

kolagen; chitozan; kwas hialuronowy; sieciowanie; kwas taninowy

EN

collagen; chitosan; hyaluronic acid; cross-linking; tannic acid

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 19, no. 136
• Strony: 21--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarek B.

• Katedra Chemii Biomateriałów i Kosmetyków, Wydział Chemii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Sionkowska A.

• Katedra Chemii Biomateriałów i Kosmetyków, Wydział Chemii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Markiewicz E.

• Katedra Chemii Biomateriałów i Kosmetyków, Wydział Chemii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Kołodziejczak A.

• Katedra Chemii Biomateriałów i Kosmetyków, Wydział Chemii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Vafaei S.N., Esmaeili M., Amini M., Atyabi F., Ostad S.N., Dinarvand R.: Self assembled hyaluronic acid nanoparticles as a potential carrier for targeting the inflamed intestinal mucosa. Carbohydrate Polymers 144 (2016) 371-381.
• [2] Tobiishi M., Sayo T., Yoshida H., Kusaka A., Kawabata K., Sugiyama Y., Ishikawa O., Inoue S.: Changes in epidermal hyaluronan metabolism following UVB irradiation. Journal of Dermatological Science 64 (2011) 31-38.
• [3] Kraft J.N., Lynde C.W.: Moisturizers: What they are and a practical approach to product selection. Skin Therapy Letter 10 (2005) 1-8.
• [4] Dong C., Lv Y.: Application of collagen scaffold in tissue engineering: Recent advances and new perspectives. Polymers 8 (2016) 1-20.
• [5] Ricard-Blum S.: The collagen family. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 3 (2011) 1-20.
• [6] Faarvang A.S., Rørdam Preil S.A., Nielsen P.S., Beck H.C., Kristensen L.P., Rasmussen L.M.: Smoking is associated with lower amounts of arterial type I collagen and decorin. Atherosclerosis 247 (2016) 201-206.
• [7] Lazaridou A., Biliaderis C.G.: Thermophysical properties of chitosan, chitosan–starch and chitosan–pullulan films near the glass transition. Carbohydrate Polymers 48 (2002) 179-190.
• [8] Rinaudo M.: Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science 31 (2006) 603-632.
• [9] Dutta P.K., Dutta J., Tripath V.S.: Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications. Journal of Scientific & Industrial Research 63 (2004) 20-31.
• [10] Zeng Q., Qin J., Yin X., Liu H., Zhu L., Dong W., Zhang S.: Preparation and hemocompatibility of electrospun O-carboxymethylchitosan/ PVA nanofibers. Journal of Applied Polymer Science 133 (2016).
• [11] Parida P., Behera A., Mishra S.C.: Classification of biomaterials used in medicine. International Journal of Advances in Applied Sciences 8 (2012) 31-35.
• [12] Sionkowska A., Kaczmarek B., Lewandowska K.: Characterisation of chitosan after cross-linking by tannic acid. Progress in the Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives 19 (2014) 135-138.
• [13] Martínez A., Blanco M.D., Davidenko N., Cameron R.E.: Tailoring chitosan/collagen scaffolds for tissue engineering: Effect of composition and different crosslinking agents on scaffold properties. Carbohydrate Polymers 132 (2015) 606-619.
• [14] Dhayal S.K., Gruppen H., de Vries R., Wierenga P.A.: Controlled formation of protein nanoparticles by enzymatic cross-linking of α-lactalbumin with horseradish peroxidase. Food Hydrocolloids 36 (2014) 53-59.
• [15] Natarajan V., Krithica N., Madhan B., Sehgal P.K.: Preparation and properties of tannic acid cross-linked collagen scaffold and its application in wound healing. Journal of Biomedical Materials Research Part B Applied Biomaterials 5 (2013) 560-567.
• [16] Sionkowska A., Płanecka A.: Preparation and characterization of silk fibroin/chitosan composite sponges for tissue engineering. Journal of Molecular Liquids 178 (2013) 5-14.
• [17] Sionkowska A., Kaczmarek B., Lewandowska K., Grabska S., Pokrywczyńska M., Klosowski T., Drewa T.: 3D composites based on the blends of chitosan and collagen with the addition of hyaluronic acid. International Journal of Biological Macromolecules 89 (2016) 442-448

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).