Collagen in bone tissue regeneration: Focusing on the mechanical and structural constraints

Abstract

This study demonstrates the effect of various processing conditions on the mechanical, structural and utility characteristics of collagen materials to be used for bone tissue regeneration purposes in both the microstructured and nanostructured forms. The first part presents the effective cross-linking conditions and composition of collagen microstructured composites, focusing on the collagen content and their final characteristics such as mechanical properties, internal structure and porosity in both the dry and hydrated states. The second part presents an assessment of the effective processing and cross-linking conditions of nanostructured electrospun collagen with respect to its mechanical and structural properties and the preservation of the native structure of the collagen. The third part presents the development of a biodegradable nanostructured electrospun composite layer for the treatment of implant-associated infections and improvements with respect to the rate of osseointegration.Tato práce si klade za cíl, popsat vliv různých podmínek zpracování mikro a nanostrukturovaných kolagenových materiálů, určených pro regeneraci kostní tkáně, na jejich mechanické a strukturní vlastnosti. První část se zabývá nalezením vhodných podmínek síťování a vhodným složením kolagenových mikrostrukturovaných kompozitů, se zaměřením na obsah kolagenu, a na jejich výsledné mechanické vlastnosti, vnitřní strukturu a porozitu v suchém i hydratovaném stavu. Druhá část se zabývá hodnocením podmínek zpracování a síťováním nanostrukturovaných elektrostaticky zvlákněných kolagenových materiálů s ohledem na jejich mechanické vlastnosti a zachování přirozené struktury kolagenu. Třetí část představuje vývoj implantátu opatřeného kolagenovou nanostrukturovanou kompozitní vrstvou, která má za cíl snížit riziko vzniku zánětu za současného zvýšení míry oseointegace.