Název:
Určení stupně degradace kolagenu pomocí spektroskopie
Překlad názvu:
Determination of collagen degradation degree using spectroscopy
Autoři:
Fišerová, Kateřina ; Márová, Ivana (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce) Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok:
2009
Jazyk:
eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstrakt: [eng][cze]
Předložená diplomová práce se zabývá charakterizací vlastností kolagenu po působení různých fyzikálních a chemických podmínek. Jejím cílem je popsat změny struktury kolagenu způsobené jeho modifikací, zhodnotit dopad těchto změn na další použití kolagenu a výběr vhodné metody pro determinaci vlastností kolagenu. V literární rešerši je popsána chemická struktura kolagenu, jeho využití jako biomateriálu, stabilita kolagenu a způsoby určení stupně porušení nativní kolagenní struktury. V experimentální části jsou vodné roztoky hovězího kolagenu typu I modifikovány působením různých podmínek - různé intenzity a délky dezintegrace (1 minuta při 6 000 otáčkám až 5 minut při 14 000 otáčkách), různé teploty přípravy (4 °C, pokojová teplota a 30 °C), různou dobou přípravy (1 až 5 dní), působením světla (1 až 14 dní) a úpravou pH (4 až 8). Za účelem popsání struktury kolagenu a změn, k nimž došlo během modifikace kolagenních vzorků působením různých podmínek jsou kolagenní roztoky analyzovány UV VIS spektrometrií a infračervenou spektrometrií. UV-VIS spektrometrií byly analyzovány barevné produkty reakce volných aminoskupin přítomných v kolagenu s vhodným činidlem. Jako činidlo byl použit vodný roztok kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové a roztok ninhydrinu v alkoholu. V případě FT-IR spektrometrie byly kolagenní vzorky analyzovány buď v podobě KBr tablet nebo pomocí ATR techniky v podobě filmů. Pro vyhodnocení změn ve struktuře kolagenu byla využita dekonvulace amidu I, jednoho z charakteristických pásů v infračerveném spektru kolagenu, který leží v oblasti 1590 - 1720 cm-1. Na základě snímků pořízených pomocí SEM byla porovnána morfologie kolagenních vzorků. V souladu s teoretickými předpoklady bylo zjištěno, že k nejvýraznějšímu porušení kolagenní struktury dochází při dlouhodobém stání kolagenního roztoku na světle. Podstatné změny způsobuje i zvýšení teploty a téměř žádný vliv na strukturu kolagenu nemá intenzita dezintegrace kolagenního roztoku. V případě zvýšení pH, byly vzorky do pH 5 stabilní a homogenní, ale poté docházelo k oddělení kolagenní fáze a srážení kolagenu, což ovlivnilo a zkreslilo UV-VIS analýzu. Nejlepších vlastností dosahují vzorky zamražené čerstvě po přípravě, dezintegrované 4 minuty při 14 000 otáčkách při 30 °C a beze změny pH. Na základě výsledků analýz se jako vhodné metody pro stanovení stupně porušení kolagenní struktury ukázala UV VIS spektrometrie s využitím kyseliny 2,4,6 trinitrobenzensulfonové v kombinaci s infračervenou spektrometrií kolageních filmů.
Presented diploma thesis deals with the characterization of collagen properties after exposure to various physical and chemical conditions. The main aim was to describe changes in the structure of collagen due to its modification, to assess the impact of these changes on the further use of collagen and the selection of appropriate methods for determining the collagen properties. Chemical structure of collagen, its use as biomaterials, collagen stability, and ways to determine the degree of disruption of the native collagen structure are described in the theoretical part. In the experimental work, water solutions based on the bovine collagen type I were treated by varying intensities of collagen disintegration (from 1 min at 6 000 rmp to 5 min at 14 000 rpm), different preparation temperatures (4 °C, room. temp. and 30 °C), preparation time (from 1 day up to 5 days), time of light radiation effect (from 1 day up to 14 days) and different values of pH (from 4 to 8). In order to describe the collagen structure and the changes that occurred during the modification of collagen by various conditions, prepared samples were analyzed both by UV VIS and FT-IR spectroscopy. Aqueous solution of 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid and ninhydrin solution in alcohol were used as the reagents with free amino groups of collagen in order to analyze the suitable colored products by UV-VIS spectroscopy. As for FT-IR spectroscopy, collagen samples were measured either in the form of KBr tablets or in films by ATR technique. To evaluate changes in the collagen structure the deconvulation of the amide I group characteristic band between 1590 - 1720 cm-1 in the infrared spectrum of collagen was used. The samples morphology was observed on the collagen lyophilized sponges by scanning electron microscopy (SEM). In accordance with theoretical assumptions, results confirmed that the largest disruption in collagen structure arise from long standing of collagen solution on the light. Significant changes cause as well increasing temperature and almost no effect on the collagen structure had disintegration intensity of collagen solution during the samples preparation. As for increasing pH, samples were stable and homogeneous until ph 5 but since the collagen has been separated and precipitated from water, which affected and distorted the UV-VIS analyses. The samples freezing freshly after preparation, disintegrated by 4 min at 14 000 rpm, at 30 °C and without changing the pH achieve the best characteristics. It was found that an appropriate method for determining the degree of collagen structure disruption is UV-VIS spectroscopy using 2,4,6 trinitrobenzensulfonic acid as reagent in combination with ATR infrared spectroscopy of collagen films.
Klíčová slova:
ageing; collagen; gelatine; kolagen; stárnutí; želatina
Instituce: Vysoké učení technické v Brně
(web)
Informace o dostupnosti dokumentu:
Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT. Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/13460
host ::
