Bachelor's Thesis

Production of micro-and nanofibers with bioactive component and their effect on human skin cells

Final Thesis 3.29 MB

Author of thesis: Bc. Anastassiya Pershina

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Simona Dzurendová, PhD

Reviewer: Ing. Eva Slaninová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the fabrication of nano- and microfibers. Biocompatible
polymers, chitosan and polyhydroxybutyrate (PHB), were selected for fiber preparation. A
series of fibers containing salicylic acid, vanillic acid, and hydrocortisone were prepared using
electrospinning and forcespinning methods. The cytotoxicity of individual fiber samples was
evaluated using MTT assays performed on keratinocyte (HaCaT) and fibroblast (HDF) cell
lines. The antioxidant activity of the prepared samples and the effect of incorporated bioactive
compounds were assessed using the ABTS method. The structure of the fibers and their
dimensions were analyzed using scanning electron microscopy (SEM).
Based on the obtained results, a significant antioxidant activity was observed in fibers
containing salicylic acid and vanillic acid. SEM analysis indicated that the dimensions of the
prepared fibrous structures ranged from 0.4 to 4.0 µm. MTT assay results showed that the
prepared systems did not exhibit cytotoxic effects. However, fibers containing salicylic acid
caused a change in the pH of the culture medium, which was accompanied by a visible color
change. Lower viability of keratinocytes and fibroblasts after exposure to samples containing
salicylic acid suggests a cytotoxic effect of these fibers.

Keywords:

Nanofibers, microfibers, forcespinning, electrospinning, chitosan, polyhydroxybutyrate (PHB), hydrocortisone, salicylic acid, vanillic acid, keratinocytes, fibroblasts, antioxidant activity,
cytotoxicity

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace student-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své bakalářské práce, zodpověděla dotazy oponentské i členů komise, reagovala na připomínky k bakalářské práci. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako velmi dobrou. Obruča: Proč byl vybrán PHB a chitosan? Myslíte, že samotný chitosan má antioxidační účinek? Kozáková: Co znamená první a druhý technický replikát? Enev: Nezkoušeli jste obarvit snímek keratinocytů z mikroskopu? Dzik: S čím souvisí praskliny na povrchu vláken?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (BPCP_CHMA)

Composition of Committee

prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Simona Dzurendová, PhD

Anastassiya Pershina sa vo svojej bakalárskej práci venovala príprave vlákien z PHB obsahujúcich aktívne látky a vyhodnoteniu ich cytotoxického pôsobenia na ľudské keratinocyty a fibroblasty. Taktiež bola vyhodnotená antioxidačná kapacita a morfológia pripravených vlákenných štruktúr. Miera podobnosti bakalárskej práce vykazuje hodnotu 3,4%, práca je teda originálna. V teoretickej časti študentka všeobecne zhrnula metódy prípravy vlákien, metódy charakterizácie a možnosti aplikácie vlákenných štruktúr, so zameraním na medicínske a kozmetické oblasti. Nasleduje popis vybraných biopolymérov a aktívnych látok. Metodická časť je detajlne popísaná. Študentka na prípravu vlákien využila metódy elektro- a forcespinningu a charakterizovala ich štruktúru, antioxidačnú aktivitu a cytotoxicitu. Výsledková časť prehľadne zhrňuje namerané data, no diskusia a porovnávanie s literatúrou vykazujú menšie medzery, kde sa študentka mohla viac oprieť o existujúcu literatúru a hlbšie analyzovať namerané závislosti.
Študentka pracovala samostatne, k riešeniu experimentálnych úloh pristupovala zodpovedne, preukázala dobrú zručnosť pri práci v laboratóriu a prejavovala iniciatívu pri riešení vzniknutých problémov. Ocenila by som aktívnejší prístup ku konzultovaniu práce. Napriek týmto drobným výhradám však predložená práca spĺňa všetky požiadavky a prináša hodnotné experimentálne dáta. 
Bakalársku prácu Anastassiye Pershiny odporúčam na obhajobu a navrhujem celkové hodnotenie B.
Evaluation criteria Grade
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results B
Conclusions and Their Formulation B
Use of Consultations during the Preparation of the Thesis B
Overall Approach to the Assigned Tasks A
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Study and Processing of the Literature A
Use of Knowledge Gained from the Literature B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Eva Slaninová, Ph.D.

Bakalářská práce studentky Anastassiye Pershiny se zabývá přípravou a charakterizací vlákenných struktur na bázi chitosanu a poly(3-hydroxybutyrátu) s potenciálním využitím v kožním tkáňovém inženýrství. Součástí práce byla příprava vláken metodami elektrospinningu a forcespinningu, inkorporace biologicky aktivních látek a následné hodnocení jejich morfologických, antioxidačních a biologických vlastností.

Práce má logickou a přehlednou strukturu. Teoretická část poskytuje dostatečný přehled řešené problematiky a je zpracována na dobré odborné úrovni. Studentka využila odpovídající množství odborných literárních zdrojů a vhodně je zapracovala do textu.

Experimentální část práce je poměrně rozsáhlá a zahrnuje přípravu vlákenných struktur, jejich charakterizaci pomocí elektronové mikroskopie, stanovení antioxidační aktivity i biologické testování na buněčných kulturách. Oceňuji zejména kombinaci materiálových a biologických analýz, která umožnila komplexnější posouzení připravených materiálů.

K práci mám několik připomínek. V abstraktu jsou uváděny rozměry připravených vláken v rozmezí 0,4–4,0 μm, přesto jsou některé struktury v práci označovány jako nanovlákna. Použitá terminologie proto nemusí být ve všech případech zcela jednoznačná. U biologických experimentů by bylo vhodné podrobněji diskutovat možné příčiny rozdílů pozorovaných mezi jednotlivými materiály a jejich vliv na buněčnou odpověď. Současně v práci postrádám podrobnější kritické zhodnocení limitů použitých metod a získaných výsledků z hlediska jejich budoucího využití v tkáňovém inženýrství.

Přes uvedené připomínky studentka splnila cíle bakalářské práce a prokázala schopnost práce s odbornou literaturou i experimentálními metodami. Předloženou bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou B – velmi dobře.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Logical Structure of the Thesis A
Quality of the Results B
Interpretation and Discussion of the Results B
Use of Literature and Citations A
Language Quality B
Overall Formal Quality of the Thesis B
Conclusions and Their Formulation A
Topics for thesis defence:
  1. 1. V práci jsou některé připravené struktury označovány jako nanovlákna, přestože jejich průměr dosahuje řádově jednotek mikrometrů. Jaká je podle Vás hranice mezi nanovláknem a mikrovláknem a považujete použité označení za správné?
  2. 2. Vlákna obsahující kyselinu salicylovou vykazovala vysokou antioxidační aktivitu, současně však vedla ke snížení viability buněk. Jak si tento jev vysvětlujete?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová